Decker Elementi Strojeva

Karl-Heinz Decker ELEMENTI STROJEVA

T E H N IČ K A KNJIG A Z AG REB

5

PREDGOVOR UZ PRIJEVOD Njemački original ove knjige je u relativno kratkom roku izišao u 7 izdanja. U knjizi su jednostavno i vrlo sažeto dana potrebna teoretska objašnjenja, a obiluje i nizom praktičkih podataka. To se posebno odnosi na standarde i podatke o materijalima. Veliku vrijednost knjige predstavljaju jednostavne i lako razumljive slike. U prijevodu je pokušano uz njemačke oznake standarda 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 zaporni organi, pa su zbog potreba naše nastave i prakse, a uz dopuštenje autora i izdavača, ta poglavlja obrađena kao poseban dodatak prijevodu. Pri tome se nastojalo da se, koliko je to bilo moguće, ne mijenja način iznošenja gradiva, kako dodatak ne bi narušio cjelovitost. Isto tako u poglavlju o zupčanicima njemačkog originala nisu obrađene evolventne funkcije koje omogućavaju vrlo jednostavan i točan proračun debljine zuba na bilo kojem dijelu boka, proračun razm aka osi V parova, proračun pogonskog kuta zahvatne crte, zbroj faktora pom aka profila itd. Zato su u dodatku, kao nadopuna poglavlju „9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim zubim a“ obrađene EVOLV ENTN E FU N K C IJE i PR O R A Č U N RAZMAKA OSI ČELN IK A U PO TR EB O M EVOLVENTN IH FU N K CIJA . E. Oberšmit

6

IZ PREDGOVORA 7. NJEMAČKOM IZDANJU Velika potražnja ove knjige iziskivala je već u kratkom roku njeno novo izdanje. Pisana je za potrebe nastave na Visokim tehničkim i stručnim škola ma. Najvažniji elementi strojeva izneseni su u kratkom ali preglednom obliku, prilagođenom ciljevima nastave na školama za tehničko obrazovanje. Pri tome je obrađena svaka grupa elemenata strojeva zasebno i time omogućen izbor obrade gradiva neovisno od ostalih elemenata strojeva. Stručno područje „Elemenata strojeva“ vrlo je opsežno i stalno se proširuje novim spoznajama i rezultatim a istraživanja. O d toga se mogu u okviru školovanja inženjera i tehničara obraditi samo bitna područja odabrana prema samim ciljevima izobrazbe. Daljnju izgradnju tih saznanja m ora se prepustiti praksi, rješavanjem konkretnih problem a konstrukcija. Sve oznake u jednadžbam a prilagođene su novim D IN normam a, a sve mjerne jedinice su u Sl-sustavu, kojeg propisuje zakon. Samo 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.). Gotovo ispod svake jednadžbe za proračun nalazi se iscrpna legenda u kojoj su naznačene upotrijebljene mjerne jedinice i njihovo značenje. N a taj se način postizava dobar pregled i izbjegava zabuna. Tablice su ubačene na odgovarajućim mjestima unutar teksta, tako da ih ne treba tražiti na kraju. Mnošt'vo opširnih tablica daje čitaocu konstruktoru u praksi sve podatke potrebne za proračun elemenata strojeva. N aročito se pazilo na mogućnost utvrđivanja odgovarajućih vrijednosti dopuštenog naprezanja, tlaka i optere ćenja . . . Berlin u rujnu, 1975. Karl-Heinz Decker

7

SADRŽAJ 1. N erastavljivi spojevi 1.1.

Z avareni s p o je v i............................................................................................................................ 1.1.1. P o stu p ci, m aterijali, oblici šavova, k valiteta ..................................................... 1.1.2. O snovi o b lik o v an ja ...................................................................................................... 1.1.3. Z av aren i spojevi pri gradnji k o tlo v a i tlačnih p o su d a ...................................... 1.1.4. Z av aren i spojevi čeličnih k o n stru k c ija ................................................................... 1.1.5. Z avareni spojevi u s tro jo g ra d n ji.................................................................................

13 13 14 19 29 41

1.2. Z avarivanje p ritisk o m ............................................................................................................... 1.2.1. P ostupci, vrste šavova, m aterijali ............................................................................ 1.2.2. Spojevi to čk a sto z a v a r e n i.............................................................................................. 1.2.3. B radavičasto zavareni spojevi ..................................................................................... 1.2.4. Spojevi zavareni čeo n o e le k tro o tp o rn im isk re n je m ............................................

45 45 46 49 50

1.3. Lem ljeni s p o je v i............................................................................................................................. 1.3.1. P o stu p ci, le m o v i................................................................................................................. 1.3.2. O snove ob lik o v an ja ....................................................................................................... 1.3.3. Č vrstoća ..............................................................................................................................

51 51 52 55

1.4. Lijepljeni spojevi ......................................................................................................................... 1.4.1. L jepila, svojstva, p ostupci ......................................................................................... 1.4.2. O snove ob lik o v an ja ....................................................................................................... 1.4.3. Č vrstoća ..............................................................................................................................

56 56 58 59

1.5. Z akovični spoj 1.5.1. Z akovice, 1.5.2. Z akovični 1.5.3. Z akovični 1.5.4. Z akovični

............................................................................................................................. izrada, broj rezova, prijenos s i l e ......................................................... spojevi u gradnji čeličnih k o n stru k c ija ....................................... spojevi u k o n stru k c ija m a od lakih m etala .................................. spojevi u gradnji strojeva i strojnih p o stro jen ja .........................

60 60 62 69 72

1.6. Stezni s p o j e v i .................................................................................................................................. 1.6.1. N avučeni i prešani stezni spojevi, p ostupci steznog sp ajan ja ..................... 1.6.2. P ro ra č u n cilindričnih steznih sp o je v a .......................................................................

75 75 76

2. Rastavljivi spojevi 2.1. Pričvrsni v i j c i ................................................................................................................................. 2.1.1. N avoji ................................................................................................................................... 2.1.2. M aterijali, zaštita od k o ro z ije ..................................................................................... 2.1.3. Vijci i m atice ..................................................................................................................... 2.1.4. P odloške o siguranja ....................................................................................................... 2.1.5. T ok sila, zarczno djelovanje, o b lik o v a n je .............................................................. 2.1.6. Sila p re d n ap re za n ja , pritezni m o m en t ................................................................... 2.1.7. D ijag ram deform acija, diferencijalna sila, najveća i n a jm a n ja sila . . . . 2.1.8. Č vrstoća u zdužno opterećenih v ija k a ....................................................................... 2.1.9. O blikovanje i p ro rač u n p o p re čn o o p terećenih vijaka ..................................

83 83 84 87 90 92 97 97 99 101

2.2. P o k retn i vijci (vijčani pogoni) .............................................................................................. 2.2.1. N avoj, m a te rija li............................................................................................................... 2.2.2. Sile, trenje, iskoristivost, sam o k o čn o st ................................................................... 2.2.3. Č vrstoća ..............................................................................................................................

103 103 105 107

Sadržaj

8

2.3. Spojevi glavine .............................................................................................................................. 2.3.1. Spojevi uzdužnim k lin o m ......................................................................... 2.3.2. Spojevi p erim a (klinovi bez n agiba) ............................................................................ 2.3.3. Spojevi s k linastim vratilim a .......................................................................................... 2.3.4. Spojevi sa zu pčastim vratilim a ..................................................................................... 2.3.5. Spoj s p o ligonim p rofilnim vratilim a ....................................................................... 2.3.6. K onični spojevi ..................................................................................................................... 2.3.7. Spojevi sa steznim g la v in a m a .......................................................................................... 2.3.8. Spojevi steznim e le m e n tim a ............................................................................................... 2.3.9. Spoj čeonim o z u b lje n je m .............................................................................................. 2.4.

Veze 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3.

109 112 116 118 120 122 123 124 129

sa zaticim a i s v o r n ja c im a ............................................................................................ 131 Z a t i c i ............................................................................................................................................ 131 S vornjaci ................................................................................................................................... 134 Č vrstoća .................................................................................................................................. 136

3. O pruge 3.1.

O s n o v e ................................................................................................................................................... 3.1.1. K a rak te ristik e , rad o pruge, vibracije op ru g e ......................................................... 3.1.2. M aterijali, naprezanje, čvrstoća... .....................................................................................

3.2. .L isn a te op ru g e k a o savojne op ru g e ....................................................................................

140 140 142 145

3.3.

Z av o jn a fleksiona o p ru g a k a o o p ru g a za o k r e ta n je ............................................................

3.4.

R av n a šip k asta (ok ru g la) k a o to rzio n a o p r u g a ...............................................................

3.5.

T an ju ra ste op ru g e k a o tlačne op ru g e.......................................................................................

152

3.6.

C ilindrične tlačne i vlačne o p r u g e ............................................................................................ 3.6.1. H la d n o oblik o v an e tlačne op ru g e od okrugle ž ic e ..................................................... 3.6.2. T lačne op ru g e od o kruglih sipki .............................................................................. 3.6.3. V lačne op ru g e od okrugle žice ................................................................................... 3.6.4. P ro ra ču n tlačnih i vlačnih o p r u g a ...............................................................................

157 157 159 161 163

3.7. G u m en e o p r u g e ..............................................................................................................................

148 151

166

4. Osovine i vratila ....................................................................................................................

120

4.2. R ukavci ............................................................................................................................................... 4.2.1. N osivi ru k a v c i......................................................................................................................... 4.2.2. P o tp o rn i ru k av ac .................................................................

4.1. F u n k c ija , o b likovanje

123 123

4.3. Č vrstoća ............................................................................................................................................... 4.3.1. M o m en ti savijanja i uvijanja, m om enti inercije i m om enti o t p o r a 4.3.2. P ribližni p ro rač u n n a to rziju i savijanje ................................................................. 4.3.3. Č vrstoća o b lik a .....................................................................................................................

124 124 122 128

4.4. D e fo rm a c ije ........................................................................................................................................... 4.4.1. D eform acije zbog sila savijanja....................................................................................... 4.4.2. D eform acije izazvane to rzio n im s ila m a .........................................................................

182 182 184

4.5. K ritič n a b rzin a vrtn je .................................................................................................................... 4.5.1. F lek sio n a kritičn a b rzina v r t n j e ..................................................................................... 4.5.2. T o rzio n a kritičn a b rzina v rtnje..........................................................................

185 185

18

5. Ležaji 5.1. T renje, podm azivanje i m aziva .................................................................................................. 5.1.1. T renje ....................................................................................................................................... 5.1.2. P odm azivanje i m a z iv a .......................................................................................................

188 188 189

9

Sadržaj 5.2.

K lizni le ž a ji...................................................................................................................................... 5.2.1. H id ro d in am ičk a teorija podm aziv an ja, ležaji s v išestrukim kliznim površi n am a, u to ri za p o d m a z iv a n je ..................................................................................... 5.2.2. D o v o d m aziva, uređaji za p o d m a z iv a n je .............................................................. 5.2.3. M aterijali za ležaje (ležajni m aterijali) i m aterijal ru k a v ca ......................... 5.2.4. O blikovanje nosivih ležaja (radijalnih ležaja) ..................................................... 5.2.5. P ro ra ču n nosivih ležaja (poprečnih ili radijalnih) ............................................ 5.2.6. O blik o v an ja u p o rn ih (aksijalnih) le ž a ja ................................................................... 5.2.7. P ro ra ču n u p o rn ih ležaja (aksijalnih ležaja) .........................................................

194 194 198 200 204 209 216 217

5.3. V aljni le ž a ji............................................................................................................. 5.3.1. K o n stru k c ija i k a rak teristik e ..................................................................................... 5.3.2. P rav ila ugradnje, m ogućnosti o p te re ć e n ja .............................................................. 5.3.3. N osivost i vijek tra ja n ja .............................................................................................. 5.3.4. G ra n ič n a brzina v r t n j e ................................................................................................... 5.3.5. P odm azivanje .....................................................................................................................

220 220 224 231 237 239

6. Brtvenje ležaja i vratila 6.1. Brtvenje p ro tiv izlaza m asti .................................................................................................. 6.1.1. B rtve s b ru sn im djelovanjem ..................................................................................... 6.1.2. B ezdodirno b rtvenje .......................................................................................................

242 242 244

6.2. B rtve p ro tiv istjecanja ulja ....................................................................................................... 6.2.1. Brtvenje b ru sn im d je lo v a n je m ..................................................................................... 6.2.2. B ezdodirno b rtvenje .......................................................................................................

245 245 248

/

7. Spojke 7.1. Spojke koje se u k l ju č u j u ........................................................................................................... 7.1.1. K ru te spojke ..................................................................................................................... 7.1.2. D ilatacijske (u zdužno pokretljive) s p o j k e .............................................................. 7.1.3. N eelastične kom p en zacio n e s p o jk e ............................................................................ 7.1.4. E lastične spojke ................................................................................................................. 7.1.5. Sigurnosne spojke ............................................................................................................

249 249 249 250 252 256

7.2. R astavljive spojke ......................................................................................................................... 7.2.1. R učno rastavljive spojke .............................................................................................. 7.2.2. Spojke s d aljinskim u k lju č iv a n je m ............................................................................

257 257 259

7.3. S pojka za p u šta n je u ra d

.......................................................................................................

263

8.1. P rijenos p lo sn atim rem enom .................................................................................................. 8.1.1. N ačin djelovanja i vrste .............................................................................................. 8.1.2. M aterijal rem enja i način sp a ja n ja ............................................................................ 8.1.3. C ilindrične rem enice ....................................................................................................... 8.1.4. P ro ra ču n .............................................................................................................................. 8.1.5. R em enski prijenos sa zateznom re m e n ic o m .........................................................

265 265 270 272 275 281

8.2. R em enski p rijenos s k linastim r e m e n o m ............................................................................ 8.2.1. N ačin djelovanja, vrste, izrade ................................................................................ 8.2.2. R em enice za k linaste rem ene ..................................................................................... 8.2.3. P ro ra č u n ..............................................................................................................................

283 283 285 288

8.3. P rijenos sa zu p častim r e m e n o m .............................................................................................. 8.3.1. N ačin djelovanja i izvedbe .......................................................................................... 8.3.2. P ro ra č u n ..............................................................................................................................

295 295 297

8. Rem enski i lančani prijenosnici

10

Sadržaj

8.4.

9.

L an čan i p rije n o s ............................................................................................................................ 8.4.1. P rim jena i ra sp o red ....................................................................................................... 8.4.2. V rste lan aca ispojnice (spajanje k rajeva lan aca) ............................................. 8.4.3. L ančanici ............................................................................................................................. 8.4.4. P odm azivanje ................................................................................................................ 8.4.5. P ro ra ču n .............................................................................................................................

299 299 301 306 310 313

Zupčani prijenosnici 9.1. O s n o v e ................................................................................................................................................. 9.1.1. V rste i oblici ..................................................................................................................... 9.1.2. Z a k o n ozubljenja ............................................................................................................ 9.1.3. D o d irn ica b o k o v a , z ah v a tn a linija (d o d irn ica p ro fila) ................................... 9.1.4. E volventno ozubljenje ................................................................................................... 9.1.5. O zubljenje s ravnim b o k o v im a i u n u ta rn je ozubljenje .................................. 9.1.6. V aljanje i klizanje b o k o v a .......................................................................................... 9.1.7. N u lti čelnici i nulti prijenosnici (s rav n im z u b im a), z rač n o st izm eđu zuba 9.1.8. G ra n ičn i spoj z u b a n u ltih čelnika srav n im z u b im a ........................................ 9.1.9. V-čelnici i V -prijenosnici s ravnim z u b im a ......................................................... 9.1.10. S tupanj p r e k r i v a n ja ....................................................................................................... 9.1.11. N isk o i visoko ozubljenje................. ........................................................................... 9.1.12. N u lti čelnici s kosim (helikoidnim ) z u b im a ..................................................... 9.1.13. V-čelnici s kosim z ubim a .......................................................................................... 9.2. O blikovanje čelnika

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

....................................................................................................................

348

9.3. K v alitet o z u b lje n ja ......................................................................................................................... 9.3.1. O d stu p a n ja .......................................................................................................................... 9.3.2. T olerancije .............

353 353 354

9.4. T renje, iskoristivost, p rije n o s i..................................................................................................

356

9.5. P odm azivanje ..................................................................................................................................

358

9.6. P ro ra ču n nosivosti čelnika ...................................................................................................... 9.6.1. O pterećenje z u b a ............................................................................................................ 9.6.2. N osivost k orijena ............................................................................................................ 9.6.3. N osivost b o k o v a ................................................................................................................. 9.6.4. N o sivost u o d n o su na zaribavanje i trošenje ..................................................... 9.6.5. Z upčanici od plastičnih m a s a ........................................................................................

359 359 360 366 370 371

9.7. O dnosi sila k o d čelnika

...........................................................................................................

371

9.8. S to ž n ic i................................................................................................................................................ 9.8.1. N u lti stožnici s ravnim z ubim a ................................................................................ 9.8.2. N u lti stožnici s kosim i zakrivljenim b o k o v im a ................................................ 9.8.3. V -parovi ..............................................................................................................................

373 373 378 381

9.9.

P ro ra č u n nosivosti s to ž n ik a ...................................................................................................... 9.9.1. O pterećenje z u b a ............................................................................................................ 9.9.2. N o sivost ko rijen a z u b a ................................................................................................... 9.9.3. N o sivost b o k o v a ............................................... ................................................................

381 381 382 382

9.10. O dnosi sila n a s to ž n ic im a ....................................................................................................... 9.10.1. N u lti i V -nulti stožnici sa ravnim zubim a ...................................................... 9.10.2. N u lti i V -nulti stožnici s kosim izakrivljenim bok o v im a ......................

383 383 384

9.11. V ijč a n ic i............................................................................................................................................ 9.11.1. U vjeti z a h v a ta ............................................................................................................... 9.11.2. O dnosi sila, iskoristivost ......................................................................... 9.11.3. N osivost ........................................................................................................................ 9.11.4. V -vijčanici, h iperboloidni v ijč a n ic i........................................................................

386 386 388 389 390

11

Sadržaj 9.12.

P užni 9.12.1. 9.12.2. 9.12.3. 9.12.4.

9.13.

p rije n o sn ic i.................................................................................. V rste, uvjeti z ah v a ta i dim enzije ....................................................... O dnosi sila, iskoristivost ........................................................................................... O blikovanje puževa i pu žn ih k o l a .......................................................................... N o siv o st, izb o r m a z iv a .............................................................................................

391 391 395 397 398

B učnost u ra d u z u p čan ik a i m ogućnost njena sm anjivanja .................................

400

..........................................................................................................................................................

402

L iteratu ra

DODATAK 10. P lanetarni prijenosnici 10.1.

K a rak te ristik e , u p o tr e b a ...........................................................................................................

409

10.2.

Jed n o stav n i p lan e tarn i prijenosnici ...................................................................................

409

10.3.

Sile, m om enti i snage p la n e ta rn ih prijen o sn ik a s čelnicim a ................................. 10.3.1. K a d a gubici nisu uzim ani u o b z ir ....................................................................... 10.3.2. K a d a se gubici uzim aju u o b z ir ............................................................................

416 416 418

10.4. Pregled prijen o sn ih om jera i m ogućnosti p la n e ta rn ih prijen o sn ik a 1AI i 2A I 10.5. P la n eta rn i prijenosnici sa stožnicim a ................................................................................

418 419

11.Tarni prijenosnici 11.1. O p ć e n ito ............................................................................................................................................

421

11.2. T arn i prijenosnici s k o n sta n tn im p rijenosnim o m je r o m ..............................................

422

11.3. T a rn i prijenosnici s m o gućnostim a k o n tin u ira n e pro m jen e p rijenosnog om jera 424 11.4. O snove p ro ra č u n a ........................... 11.4.1. E lastično i diferencijalno p uzanje, brzine k lizanja, s i l e ...............................

425 427

11.5. P ro ra ču n tarn ih p rije n o sn ik a ................................................................................................ 11.5.1. P ro ra č u n k o n ta k tn ih n a p re z a n ja .......................................................................... 11.5.2. P ro ra ču n tro šen ja ...................................................................................................... 11.5.3. P ro ra č u n zagrijavanja ............................................................................................. 11.5.4. Is k o r is tiv o s t.....................................................................................................................

433 433 434 437 438

11.6. M aterijali za izradu ta r e n ic a ...................................................................................................

439

12. Kočnice 12.1. O p ć e n ito ................................................................

442

12.2. K o n stru k tiv n e izvedbe k o č n ic a .............................................................................................. 12.2.1. T a m e k o č n ic e ............................................................................................................. 12.2.10. Č eljusne kočnice s vanjskim čeljustim a (čeljusna kočnica) ............... 12.2.11. Je d n o stav n e čeljusne k o č n ic e ............................................................................... 12.2.11. D v o stru k e čeljusne kočnice ............................................................................... 12.2.20. U n u ta rn je čeljusne k o č n ic e .................................................................................... 12.2.30. Pojasne k o č n ic e .......................................................................................................... 12.2.40. S tožaste kočnice ...................................................................................................... 12.2.2. V rtložna vod en a kočnica .................................................................................... 12.2.3. V rtložna z račn a k o č n ic a ........................................................................................ 12.2.4. Ind u k cio n e električne kočnice .....................................................

443 443 444 444 446 450 452 454 454 455 455

Sadržaj

12 13.

Brtve 13.1.

U vod ...............................................................................................................................................

456

13.2.

Statičke brtv e, d o d irn o brtvenje stro jn ih dijelova koji m iruju ............................... 13.2.1. N erastavljivo o d n o sn o uvjetno rastavljivo b rtvenje ..................................... 13.2.2. Brtvenje p o m o ću m asa za brtvenje ................................................................... 13.2.3. R astavljivo brtvenje dijelova koji m iru ju (sta tič k o brtvenje) ...................

457 459 460 461

13.3. D inam ičke brtve, d o d irn o brtvenje strojnih dijelova koji se okreću ili se kreću .................................................................................................................................... tam o -am o 13.3.1. Brtvenje brtv ilo m ....................................................................................................... 13.3.2. Brtvenje kliznim p rste n o m .....................................................................................

466 468 473

13.4. B ezdođim e b r t v e ........................................................................................................................... 13.4.1. B ezdodirne brtve sa zračnošću................................................................................ 13.4.2. L ab irin tn e b r t v e ............................................................................................................ 13.4.3. L ab irin tn e brtve sa z ra č n o š ć u ................................................................................ 13.4 4. B rtvenje p om oću tekućine ..................................................................................... 13.4.5. M e m branske b r t v e .....................................................................................................

473 475 476 477 477 478

14. Cijevni vodovi i zaporni organi 14.1.

C ijevni vodovi ............................................................................................................................. 14.1.1. O snovni pojm ovi ....................................................................................................... 14.1.2. M aterijal cijevi... ............................................................................................................ 14.1.3. P ro ra č u n cijevi... ............................................................................................................ 14.1.4. P ro ra ču n debljine stijenki cijevi ............................................................................. 14.1.5. F azo n sk i cijevni dijelovi ........................................................................................... 14.1.6. C ijevni sp o je v i................................................................................................................

14.2. Izrav n an je deform acija p ri z agrijavanju cijevnih v o d o v a

480 480 481 484 488 490 491

......................................

501

14.3. C ijevne p o d u p o r e .........................................................................................................................

502

14.4. Z ap o rn i, sigurnosni i regulacioni o rg an i (a rm a tu ra ) ............................................... 14.4.1. Z ad aci, vrste, zahtjevi .............................................................................................. 14.4.2. V entili .............................................................................................................................. 14.4.3. Z asu n i .............................................................................................................................. 14.4.4. Pipci ( s la v in e ) ................................................................................................................. 14.4.5. Z ak lo p k e .......................................................................................................................... 14.4.6. Principi izgradnje cijevnih s u s t a v a ..........................................................................

504 504 505 509 511 512 514

15.1. E volventne f u n k c ije ..................................................................................................................... 15.2. P ro ra č u n ra zm ak a osi čelnika u p o treb o m evolventnih funkcija ......................... 15. Evolventne funkcije L ite ratu ra d o d a tk a ............................................................................................................................................

523

K azalo pojm o v a ..................................................................................................................................................

525

1.1. Z avareni spojevi

1.

13

NERASTAVLJIVI SPOJEVI

1.1. Zavareni spojevi 1.1.1. Postupci, materijali, oblici šavova, kvaliteta Zavarivanje je postalo jedno od najvažnijih postupaka spajanja, jer uz uštedu troškova za modele ili alate, prednost m u je i manji utrošak 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. Prema D IN 1910 (JUS C.T3.001) pod zavarenim spojem razumije se spajanje dijelova pom oću zavara. Više pojedinačnih dijelova m eđusobno povezanih za varivanjem tvore zavaren dio, a više tako zavarenih dijelova zavaren sklop. Za veće strojne dijelove dolazi prvenstveno u obzir zavarivanje taljenjem s lokalno ograničenim tokom taljenja, sa dodatnim m aterijalom 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 postotka samo uz stanovite uvjete (tablica 1). Elementi legiranja: silicij, m angan, sum por i fosfor pri zavarivanju djeluju nepovoljno, dok bakar, nikalj, krom, molibden ili vanadij ne škode. 2. Neželjezni metali kao što su bakar, mjed, bronza, cink, aluminij. Pregled različitih vrsta i oblika šavova prem a D IN 1912 (JUS C.T3.011) daje tablica 2, a oblike spojeva tablica 3. Primjeri za prikazivanje čeonih i kutnih šavova i dodatni znakovi prikazani su u D IN 1912 (JUS C.T3.011), a smjernice za oblike žljebova, za razne debljine lima, mogu se naći u D IN 8551 do 8553 (JUS C.T3.030). Prem a tablici 4, zavareni spojevi dijele se u tri razreda kvalitete. I dijelovi o d term o p lastičn ih u m jetn ih m asa m o g u se m eđ u so b n o zavarivati. T u n a ro čito dolaze u obzir tvrdi i m ekani polivinil kloridi, PV C. S u p ro tn o z av ariv an ju m etala, k o d u m jetnih m asa dob iv a se spoj u tje sta stu sta n ju (vidi D IN 16930 i 16931). Pri to m e se m ogu p o tezati šavovi kao kod m etala. P o stu p ci z av ariv an ja su slijedeći: zavarivanje vrućim plinom , zavarivanje grijaćim tijelim a, zavarivanje toplinskim im pulsom , frikc io n o zavarivanje, dielektrično visokofrekventno zava rivanje. P olivinilkloridi se m ogu d o b iti p o d razn im trg o v ačk im im enim a k a o D y n al, Igelit, V inidur, V estolit, V innol, A stra lo n , T ro v id u r, M ipolam .

14

/. N erastavljivi spojevi

Tablica 1. Zavarivost najvažnijih čelika Vrst čelika

Zavarivost Opći konstrukcioni čelici D IN 17100 (JU SC .B 0.500j

St 34-1, St 37-1 —Č. 0260. - Č. 0360, St 42-2, St 42-3, - C .0 4 6 1 , - C . 0462,

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

St -Č . St -C .

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

St 33-2,

34-2, St 37-2, St 37-3, 0261, - č . 0361, - C . 0362 - Č . 0363 46-2, St 46-3, St 52-3, 0481, - C . 0482, —C. 0562, -Č .0 5 6 3

St 33-1,

St 42-1, St 50-1, —Č. 0460, - Č. 0545

Zavarivost se mora posebno tražiti. Predgrijavati, po potrebi žariti. a za otklanjanje preostalih napetosti normalizirati. Debljine stijenki po mogućnosti < 20 mm.

St 50-2, - Č . 0545, St 60-1, St 60-2, St 70-2, - Č . 0645. - Č. 0645. - Č. 0745, C 22, - Č . 1330, 28 Mn 6. - C . 3135,

Ck 22, - C . 1331,

Potrebna je vrlo pažljiva priprem a i naknadna obrada.

Čelici za poholßanje D IN 17200 (JU S C .B 9 .0 2 l) 25 CrM o4, Prikladni su normalizirani ili m ekano žareni. Potrebno je predgrijavanje. - č , 4730,

Čelici za cementiranje D IN ¡7210 (JU SC .B 9.020) C 10, C 15, Ck 10, U necementiranom stanju dobro su upotrebljivi. Kod legiranih čelika - C . 1120. - Č . 1220, - C . 1121, potrebno je predgrijavanje. C k 15. 15 C r 3, 16 M nCr 5, - Č . 4120, - Č . 4320, - C . 1221, 20 M nCr 5, 2 0 M o C r4 , 2 5 M o C r4 , Č. 7420, - Č . 743!, -C .4 3 2 1 , 15 C rN i 6, 17 CrN iM o 6, - C . 5420, 35, 1212, 45.4, 1213, 55, 1402,

St 35-4, - Č . 1212, St 52, —Č. 3100, St 55.4, - C . 1402,

St 35.8, - C . 1214,

St 45.8, - C . 1215,

St -Č . St -Č . St -C .

St -C . St -C .

Bešavne čelične cijevi D IN 1629 (JU S C.B5.020 i 023) 45 D obra zavarivost. 1213, 52.4 3100. Kao St 50 (C. 0545) i St 60 ( - C . 0645).

Bešavne cijevi od vatrootpornih čelika D IN 15 Mo 3, > D obro upotrebljiv > - C . 7100, >

13 C rM o 44. 1 0 C rM o 9 10. - C . 7401, - Č , 7400, H II. - Č . 1204, 17 Mn 4, - C . 3133, 19 M n 5, ~ C . 3105 13 C rM o 44, - Č . 7400,

H -Č . H -C . H

I, 1202, III, 1206, IV,

^ Popustiti žarenjem

17175, (JU S C.B5.022) 20 mm debljine 'J 10 mm debljine l preporučuje se oslobađanje 15 mm debljine j P«*»tal.h naprezanja žarenjem. > 1 0 mm debljine I , . . . . > 5 mm deb|jine f potrebno predgrijavanje.

Kotlovski limovi D IN 17155 (JU S C.B4.0I4) D obro upotrebljiv 15 Mo 3. C. 7100,

St 10 . . . St 14

GS-38 . . . GS-70 - C l . 0345

> 10 mm debljine potrebno je predgrijavanje. Potrebno je predgrijavaje i odžarivanje napona zbog otklanjanja preostalih napetosti. Potrebno predgrijavanje i popuštanje žarenjem. Tanki limovi D IN 1623 (JU S C.B4.016) D obro upotrebljiv sa kvalitetom površine 03 . . . 05. Čelični lijev D IN 1681, (JU S C .J3.0U ) Kao čelik iste čvrstoće prem a D IN 17100 (JUS C.B0.500). Mjesto zavari vanja pažljivo pripremiti.

1.1.2. Osnovi oblikovanja Pri oblikovanju zavarenih konstrukcija treba voditi računa o određenim načelima. Svaki konstruktor trebao bi stoga svoje projekte savjesno i kritički ispitati da li su zavarivački pravilno oblikovani. N aravno da je kvaliteta

15

L I . Z avareni spojevi

zavarenog spoja ovisna i o kvalifikaciji i spretnosti zavarivača. Važna pravila oblikovanja su slijedeća: 1. Izbjegavati zarezao djelovanjel Loš spoj osnovnog i dodatnog materijala prouzročuje velika zarezna djelovanja (vršna naprezanja) u korijenu, što pri dinamičkom opterećenju može dovesti do loma zbog um ornosti materijala. Kod dinamički opterećenih šavova zavaruje se posebno korijen, ili se to izvodi

Slika 1. P o d jela n a p rez an ja u tu p o m spoju (crk zarezno naprezanje) a) V -zavar s lošim p ro v a ro m k o rije n a ; b) V -zavar s d o b rim p ro v a ro m k o rije n a; c) V -zavar s pročišćenim i zavarenim k o rije n o m ; đ) X -zavar Tablica 2. Vrste i oblici šavova prem a D IN 1912 (JUS C.T3.011 i 030) (zavarivanje taljenjem) Sim bol

Naziv

Priprem a

Naziv

Izvedba

Sim bol

Priprema

Izvedba

Tupi Šavovi Zarobljeni šav

JL

Dvostruki V-Šav

i----- ---------- 1

o

*/2 V-šav

V

n= 3£Z2

t r "i

1— W ------i

K-šav

K

□

a

i

r

(

¡m xm

1 X

1¡2 Y-šav

Y

□

a

)

r

(

Y

r

}

K

□

a

1 ... i

S

X

D

r

n

n

r j

i

K

□a

II

c m

V-šav

V

i—

w —

Strm i bočni šav

1L

i—

\ /— i

X-šav

X

Y-šav Dvostruki X’-šav

- c

w — l

i

r

V-šav

a

m

X

a

i

I-šav

l

T_i

Plitki K-šav

„ r J-šav

Q

n rn

m

Dvostruki J-šav

1

t

Rubni Šavovi Rubni plosnati šav

•

Rubni V-šav

———

Kutni Šavovi p

ft

Kutni šav 1

A

1 Vgaoni šav

Dvostruki kutni šav

i

\

l

16

1. N erastavljivi spojevi

Tablica 3. Vrste spojeva prem a D IN 1912 (JUS C.T3.011 i 030)

Preklopni spoj Dijelovi se preklapaju GSS2S23E2Z£Q

Čeoni (tupi) spoj Dijelovi leže u jednoj ravnini

Paralelan spoj

Kosi spoj

Dijelovi leže po široj strani jedan uz drugog

Jedan dio naslonjen je koso na drugi

1

T-spoj Dva se dijela spajaju tako da je jedan dio svojim krajem okomito postavljen na površinu drugoga

Križni spoj Dva dijela koji leže u jednoj rav nini naslanjaju se okom ito na treći između njih

+

Vgaon spoj Krajevi dijelova položeni su jedan prem a drugome pod bilo kojim kutom

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

“7T

Tablica 4. Razvrstavanje kvalitete zavara za spojeve zavarene taljenjem prema D IN 1912 (JUSC.T3.011 i 030) Tekući broj 1

Pretpostavka Materijal:

K\ alitetni razred I

III

Zavarivost zajamčena

•

•

•

stručna

•

•

•

pod nadzorom

•

•

•

•

• •

Priprema:

3

Način zavarivanja: bira se prem a svojstvima materijala te debljini i naprezanju dijelova zavarenog spoja dodatni materijal prilagođen osnovnom

•

• • •

Materijal zavara: ispitan, odn. odobren za upotrebu

•

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 također kao zarezi. O brada nadvišenja ili raskivanje smanjuju vršna naprezanja. N a početku i kraju zavara stvaraju se krateri, koji također izazivaju vršna naprezanja. Glodanjem tih krajeva zavara mogu se ublažiti vršna naprezanja. 2. Izbjegavati skretanje toka sile u zoni zavarivanja! Za čvrstoću zavara od presudnog je značenja tok sila. Skretanja u zoni zavarivanja izazivaju vršna naprezanja (si. 2). K od mirnog opterećenja zarezna djelovanja doduše ne um anjuju čvrstoću, ali snizuju sposobnost plastičnog deform iranja i time stvaraju opasnost od krtog loma. Pri promjenljivom opterećenju materijal biva brže razoren, tj. njegova se dinamička izdržljivost snizuje. Slika 3 prikazuje kako se u zavarenim šavovima mogu izbjeći skretanja toka sila. Tupi zavar dinamički je izdržljiviji nego kutni, budući da u njemu nema skretanja toka sila. Od kutnih zavara (si. 4), udubljeni kutni zavar je najveće dinamičke izdržljivosti, jer u njemu dolazi do najblažeg skretanja toka sila. Općenito se, međutim, daje prednost jeftinijem ravnom kutnom zavaru.

17


Slika 2. P odjela n a p rez an ja u zav a ru p ri sk retan ju to k a sile (a je to k sile) a) u tu p o m sp o ju ; b) u k u tn o m spoju

ili

ii

1

a)

>

I

•

Slika 3. O b lik o v an je zavarenih dijelova pri din am ičk o m o p terećenju a) n ep rav iln o ; b) prav iln o

r-l \F r-.l r k. r . b) a) Slika 4. T o k sila u k u tn im zavarim a a) izbočen k u tn i za var; b) p lo sn a t k u tn i z av ar; c) udubljen k u tn i zavar

r

Slika 5. Z av aren i šavovi opterećeni na savijanje a) nepo v o ljn o zbog vlačnog n a p re zan ja u korijen u z a v a ra ; b) p o v oljno zbog tlačnog n a p rez an ja u k orijenu z av ara

3. 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). 4. Izbjegavati gomilanje zavara! Lokalno zagrijavanje kod zavarivanja i hlađenje nakon 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 naročito u uzdužnom smjeru, a posljedica su promjene oblika na manje krutim mjestima zavarena dijela. Prem a iskustvu, nastale deformacije rastu ovim redoslja elektrootporno zavarivanje, elektrolučno zavarivanje, plinsko zava^vaptj©!' 2 Elementi strojeva

18

/. Nerastavljivi spojevi

Kako 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 potrebno. Izvitoperene zavarene dijelove treba izravnati zagrijavanjem i kovanjem.

a) nepravilno zbog g o m ilanja za vara; b) p ravilno

S lika 7. Z av aren i zupčanik a) nep rav iln o zbog to k arsk ih ra d o v a n a glavi i vijencu, te p otrebe k rojenja re b a ra ; b) pravilno

5. Dati prednost poluproizvodima! Zavareni dio postaje jeftiniji ako 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 radove! Radovi oko krojenja i obrada rezanjem poskupljuju konstrukciju. Zbog toga treba po mogućnosti izbjegavati tokarena smanjenja promjera, kose ili okrugle rubove limova, profila i si. (si. 7). Savijanjem i pregibanjem rubova sastavnih dijelova mogu se često uštedjeti zavareni šavovi (si. 8). 7. Paziti na pristupačnost šavoval M ora postojati odgovarajuća pristupačnost zavarivačkih alata do šavova koji se zavaruju.

Slika 8. Z av a ren o p odnožje a) n e pravilno zbog, m nogih p o jedinačnih dijelova i m nogih zavarenih šavova; b) p ravilno

19


1.1.3. Zavareni spojevi pri gradnji kotlova i tlačnih posuda Zavareni šavovi na kotlovima i tlačnim posudam a m oraju biti apsolutno nepropusni i vrlo čvrsti, pa stoga iziskuju pažljivu izradu. Zavarivanja na stabilnim i brodskim kotlovima dopuštena su samo ako se dokaže da se upotrebljavaju dobro zavarivi m aterijali 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 mogu isporučiti, i postojećim m ogućnostima proizvodnje. Da bi se spriječilo gomilanje šavova, treba uzdužne šavove pojedinih plašteva zaokrenuti jedan prem a drugom e (si. 9). Veći otvori c

Slika 9. N ačin o b lik o v a n ja tlačnog sp rem n ik a a je uzdužni šav; b je p oprečni šav; c je plašt

S lika 10. P o ja č a n ja k o tlo v sk o g lim a n a izrezim a za ulazne otv o re i nastav k e

za nastavke, ulazni otvori i slično pojačavaju se (si. 10). Samo kod malih izreza ili kod predimenzionirane debljine lima, ne m oraju se pojačavati izrezi. Slika 11 pokazuje primjere gdje su na stijene kotlova i posuda privareni grebeni, nazuvice, prirubnice i nastavci te prirubni spojevi prem a D IN 8558 (Smjernice za zavarene spojeve na parnim kotlovima, posudam a i cjevovodima) (JUS C.T3.071). U tablici 5 navedeni su propisani čelici za stijene i cijevi. N a slici 12 pokazan je parni kotao na dimne plinove, s pojedinostima. K otao se sastoji od tri plašta i dva ravna dna, ima sustav cijevi i snabdjeven je jednim ulaznim otvorom i redom nastavaka za cijevne priključke. K ao zava rene posude standardizirane su: jednostjene grijalice za toplu vodu D I N 4801

20

I. N erastavljivi spojevi

otvor za odzroiivonje

DIN2505

DIN2505

DIN 2628 (JUS M.B6.160) do DIN 2698 (JUS M.B6.171)

Slika 11. Z av aren i grebeni, nazuvice, blok-prirubnice, nastavci i p riru b n i spojevi p rem a D IN 8558

(JUS M.E0.020), tlačne posude uređaja za opskrbu vodom D IN 4810, tlačne posude za kom prim irani zrak do 3 MPa pretlaka D IN 6275, ležeće posude postrojenja prem a D IN 23281. Kako proizlazi sa slika 9 i 12, debljina tupog zavara jednaka je debljini s zavarenih limova. Potrebna debljina limova plašta računa se uzimajući u obzir obično najslabiji zavareni šav. Unutarnji pretlak p, kojem su izloženi cilindrična posuda ili kotao, rasteže stijene, pa su uzdužni i poprečni zavari napregnuti


21

Slika 12. Z av aren parn i k o ta o n a dim ni plin s odo b ren im tlak o m (pretlak) 7 b a ra = 0 ,7 M P a

na vlak. Za proračun vrijede u Jugoslaviji: „Tehnički propisi za izradu i upotrebu parnih i vrelovodnih kotlova, parnih sudova, pregrijača pare i zagrijača vode“ (Službeni list SFRJ 1957/7 i 1972/56), a u S. R. Njemačkoj: propisi Radne zajednice za tlačne posude (Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter, AD-listovi) i tehnički propisi Njemačkog odbora za parne kotlove (tehnička pravila za parne kotlove TRD) (Deutscher Dampfkesselausschuss).

22


Tablica 5. Dopušteni čelici za stijenke i cijevi (izvod iz AD- i TRD-listova) M aterijal1)

Tlačne posude

Parni kotlovi

Limovi od konstnikcionih čelika DIN 17100 (JU S C.B0.500) USt 34-1, ~ e . 0270,

USt 37-1 - Č. 0370

s 6 - r 120 - Dup 700

nije dopušteno

RSt 34-1, - C . 0260,

RSt 37-1 ~ C . 0360

x 12 —f 120—£>up 700

nije dopušteno

USt 34-2, ~ C . 0271,

USt 37-2 ~ Č . 0371

5 12 —f 120—Dup 2000

i 16—/ 130—p 0,15

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

RSt 37-2. ~ C . 0361. St 42-3, ~ Č . 0462,

t 300 - £>up 2000

.f 4 0 —/ 130—p 0.15

RSt 34, - C. 0260,

RSt 37 - C. 0360

St 37-3 - C . 0362. RSt 46-2, ~ Č . 0481,

~C. St ~C. ~Č.

0363 52-3 0562 0563

Valjani i kovani čelici od konstnikcionih čelika DIN 17100 (JU S C.B0.500) * 12,5 - f 120 —Dup 5000 - p ! ili s 12,5 — 1200- Du 250—p 2,5

St 34-2, St 34-3, St 37-2. St 37-3, ~ C . 0261, ~ C . 0262, ~ Č . 0361 0362, RSt 42-2, St 42-3, St 52-3 ~ Č . 0461, ~ Č . 0462, 0562 - C . 0563 Kotlovski limovi DIN 17155, (JU S C.B4.014)

0363

nije dopušteno

t 300

t l3 0 -p 0 ,1 5 -Z > „ p 2000

bez ograničenja

bez ograničenja

Bešavne čelične cijevi DIN 1629, (JU S C.B5.020 i 023) St 35, St 45, ~ Č . 1212 ~ C . 1213

St 55, - C . 1402

St 52, ~ Č . 310

St 35.4, ~ C . 1212,

St 45.4, ~ C . 1213,

St 55.4, ~ Č . 1402,

St 52.4 ~ Č . 3100

St 35.8, ~ Č . 1214,

St 45.8 ~ C . 1215

. ... . . kvallleta

l 400

/ 400, p 0,32

isti

kvaliteta II

i 450

t 450, p 0,80

isti

kvaliteta III

bez ograničenja

bez ograničenja

/ 300—p 6 ,4 - tp 1720 t 130—p 0,15 / 300

Bešavne cijevi DIN 17175, (JU S C.B5.022)

Zavarene čelične cijevi DIN 1626, (JU S C.B5.025) St 34-2, - Č .0 2 6 1 ,

St 37-2, - C . 0361,

St 42-2, - Č . 0461,

St 52-3 - Č .0 5 6 2

Čelični lijev DIN 1681, odn. - J U S CJ3.011 Vatrootporni Čelični lijev DIN 17245 Značenje o zn a k a: s debljina stijenke, D0 unutarnji promjer, p pogonski pretlak, / proračunska tem peratura2)

! 300

t 130—p 0,15

t 300

/ 300 bez ograničenja

bez ograničenja Ograničenja ¿ 6: Du 250: p 0,15: 1 130: Du ■p 2000: tp 1720:

(primjeri): s S 6 mm. Du£ 2 5 0 m m , p ž 0,15 MPa, / ¿ 1 3 0 5C Du • p g 2000 mm • M Pa. t p g l7 2 0 ° C MPa

Preračunavanje dogovorenih jedinica tlaka: 1 a t = ! kp/cm2 %1 b ar—1 daN/cnr2=0,1 M Pa = 0 ,l N/mm2

2)

Dolazi u obzir i sivi lijev DIN 1691, (JUS CJ2.020) i lijevano željezo s kuglastim grafitom, što ovdje nije navedeno. Kod parnih kotlova najmanje 250 °C.

23


Za plinove, paru i tekućine uvedena je internacionalna jedinica tlaka Pa (Pascal). 1 P a = 1 N /m 2 i 1 M P a = 1 N /m m 2 (1 M P a = 1 m egapaskal= IO6 Pa), 1 bar = 0,1 N /m m 2 = IO5 Pa. Potrebna najmanja debljina stijenke s za cilindrične plašteve tlačnih posuda sa D JD U^ 1,2 pod unutarnjim pretlakom i za cijevi sa Dv5^200mm i DJD U^ 1,7 pod unutarnjim ili vanjskim pretlakom : Du - p

Z>v • p

2-v-p

2 Š V+ P

5 = — ^ ------ + C , + C 2 + C3 = —

-------- + C l + C 2 + C3

(1)

s u mm D„ u m m Dv u mm p u N /m m 2 K u N /m m 2

n ajm an ja d ebljina stijenke u n u ta rn ji p ro m je r p lašta vanjski p ro m je r p lašta najviši dop u šten i pogonski tlak (1 N /m m 2 = 1 M P a) k a rak terističn a v rijednost čvrstoće m aterijala (tablica 6). O n a je m anja od vrijednosti izm eđu granice tečenja, odn. 0,2% — granice razvlačenja i vrem enske čvrstoće k o d 100000 sati, na p ro rač u n sk o j tem p e ra tu ri t. K o d m aterijala bez granice tečenja, odn. 0,2% — granice razvlačenja, vrijedi vlačna čvrstoća k a o fa k to r čvrstoće m aterijala,

r

koeficijent oslabljenja k a o o d n o s čvrstoće zavarenog spoja p rem a čvrs to ći lim a. K oeficijent oslabljenja iznosi, već p rem a kvaliteti z av a ra i vrsti šava, 0,8 d o 1 (obično 0,8). A k o se n a p laštu nalaze neojačani p ro v rti, o n d a je v o d n o s izm eđu presjeka oslabljenog i neoslabljenog lim a.

Cj u m m

d o d a ta k s kojim se uzim aju u o bzir podm jere debljine stijenke. K o d feritnih čelika o d stu p a n je u m inus prem a sta n d a rd u , o d n o sn o sm anjenje debljine stijene, uvjetovano je načinom izrade, npr. d u b o k o izvlačeno. Inače je c , = 0 ,

c2 u m m

d o d a ta k za istrošenje (d o d a ta k za k o ro z iju )= 1 mm. T aj d o d a ta k o tp a d a k o d J Ž 3 0 m m , ili k a d a se čelici d o v o ljn o zaštite (ali ne galvanskim prevlakam a) poolovljavanjem , platiranjem , gum iranjem , prev lak am a um jetnih m ate rijala i si. A ko se posu d e ne m ogu izn u tra pregledati, treb a ugovoriti veći d o d a ta k ,

c3 u m m

d o d a ta k n a obzidavanje, koji k o d ozid an ih tlačnih p o su d a treb a predvidjeti za d o d a tn a n a p rez an ja zbog težine zida. Inače je c 3 = 0.

koeficijent sigurnosti (tablica 7).

Potrebna minimalna debljina stijenke s cilindričnih bubnjeva, plašteva ili sabirnika parnih kotlova pod unutarnjim pretlakom (si. 9 i 12) sa Dv/Du^ 1,6: Du p

Dy p

— + c = 7 1 -----2— v-p 2 ~šv+p

+c

2

s, Du, Dy, p, K , S, v, vidi legendu uz je d n a d ž b u (1), c u mm d o d a ta k za koro ziju = 1 m m. K o d s ž 3 0 m m ili n erđajućih m aterijala, m ože otpasti.

Kod parnih kotlova iznosi najmanja dopuštena debljina stijenke 3 mm, kod nerđajućih čelika 2 mm. Jednadžba (2) vrijedi i za kotlovske cijevi kod unu tarnjeg pretlaka, a kod vanjskog pretlaka samo do vanjskog promjera 100 mm.

24


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

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) (Č. 0363) St 42-3 (Č. 0462) (Č. 0562) (Č. 0563)

Faktor ¡rvrstoć * mate rijala 1i 1) u hJ/m m 2 kod °< 200 250 300 350 400 450 500 520

20

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

550

Bešavne čelične cijevi3) DIN 1629 (JUS C.B5.020 i 023)

Kotlovskilimovi2) DIN 17155 (JUS C.B4.014)

i

Limovi od općeg konstruktivnog čelika DIN 17100 (JUS C.B0.500)

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

Čelici za valjanje i kovanje, konstrukcioni čelici DIN 17100 (JUS C.B0.500)

Materijali

V

Vic i H

Austenitski čelici

V atrootpom i čelični lijev DIN 17245

: Čelični lijev DIN 1681 (JUS C.J3.011)

P ’š-a istfišž QS

Hl H II H III H IV 17 M n 4, 19 M n 5, 15 M o 3, 13 C rM o 44,

(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, St 45.8 15 M o 3, 13 CrM o 44, 10CrM o910,

(Č. (Č. (Č. (Č. (Č.

240 260 290 300 270

190 210 260 280 250

170 190 240 260 240

140 160 210 240 230

GS 38.5, GS 45.5, GS 52.5,

(ČL. 0346) (ČL. 0446) (ČL. 0546)

180 220 250

160 180 200

140 160 180

120 140 160

G S-C 25, (ČL. 1330) GS-22 M o 4, (ČL. 7130) GS-17 C rM o 55, GS-17 CrM oV 5 11, G -XC MoV 12 1, G-X 22 CrM oW V 12 t,

250 250 320 450 600 600

X X X X X X

270 220 270 270 230 230

(Č, (Č. (Č. (Č.

3133) 3105) 7100) 7400)

1214) 1215) 7100) 7400) 7401)

10 CrN iTi 18 9 (Č. 4572) 5 C rN iM o 18 10 (Č. 4573) 10 C rN iM oN b 18 10 (Č. 4583) 10 CrN iM oTi 18 12 5 C rN iM o 17 13 5 C rN iM oCuN n 18 18

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

') Međuvrijednosti se mogu linearno interpolirati. 2) K od kotlovskih limova H 1 . . . H IV granica tečenja kod 20 °C i debljina do 16 mm pri 10 N /m m 2 leži više, za debljine iznad 40 . . . 60 mm pri 10 N /m m 2 leži niže, kod 17 M n 4 . . . 13 C rM o 44 i debljina do 16 mm pri 10 N /m m 2 leži više. 3) Za debljine do 16 mm pri 20 °C granica tečenja leži za 10 N /m m 2 više, za debljine iznad 40 mm leži za 10 N /m m 2 niže. K od cijevi sa Z>vž 3 0 mm i s %3 mm pri 20 . . . 120 °C granica tečenja leži za 10 N /m m 2 niže. 4) K od St 35.8, Č. 1214, St 45.8, Č. 1215, 15 M o 3, Č. 7100 i 13 C rM o 44, Č. 7400 uz više tem perature za debljine iznad 40 mm i 10 N /m m 2 faktor čvrstoće m aterijala može ležati niže. K od £>vg 3 0 m m i j g 3 m m za 10 N /m m 2 faktor Čvrstoće materijala leži niže.

25

1.1. Z avareni spojevi Tablica 7. Koeficijent sigurnosti 5 za tlačne posude i parne kotlove (izvod iz AD- i TRD -listova) Tlačne posude1)

F aktor čvrstoće materijala K prema tablici 6

Čelični materijali prem a tablici 6 (izuzev čelični lijev) Čelični lijev Lijevano željezo s kuglastim grafitom2)

F aktor čvrstoće K = čvrstoća na vlak

Bešavne i zavarene posude Čist aluminij, bakar i bakarne legure uključiv valjane i lijevane bronce Sivi lijev

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 F aktor čvrstoće materijala K prema tablici 6

Čelični materijali prema tablici 6 (izuzev konstrukcione čelike D IN 17100, odn. JUS C.B0.5OU i čelični lijev), stabilni kotlovi i brodski kotlovi za unutrašnju plovidbu Pomorski brodski kotlovi Konstrukcioni čelici D IN 17100, odn. JUS C.B0.500, samo stabilni kotlovi i brodski kotlovi unutrašnje plovidbe Čelični lijev

2.5 3.5 A

1,5 1,7 l.,8 2

A s atestom preuzimanja materijala prema D IN 50049, odsječak 3 B s tvorničkom potvrdom za kvalitetu materijala prema DIN 50049, odsječak 1 i 2 C ispitivano tlakom vode pri 20 °C uz propisani tlak 1,3 p. 1) Za tlačne posude gorivih plinova i plinskih smjesa sa cijanom ili cijanovodikom treba uzeti 20% veći koeficijent sigurnosti. 2) Točnu vrijednost koeficijenta sigurnosti prem a kvaliteti materijala (vidi A D -M erkblatt B0).

Potrebna najmanja debljina stijenke s bombiranih dna (si. 13) sa R ^ D V, r ^ 0 , l Dv i s ^ 2 mm pod unutarnjim ili vanjskim pretlakom za tlačne posude i parne kotlove: D- p- B S = ---- —----- h Cj + C2 + C3 + C4 + C5 (3)

s,

Dv,p, K , S

v p

vidi legendu u z jed n a d ž b u (1), koeficijent o sla b lje n ja ; za b o m b ira n a d n a zav a ren a o d više dijelova (si. 13e) je t>= 0,8 d o 1, već prem a kvaliteti zav ara, inače je v = 1, koeficijent p ro ra č u n a (vidi tablicu 8 i dolje navedene po d atk e),

c , , c2 , c3

do d aci na deb ljin u stijene, vidi legendu uz je d n a d ž b u (1). K o d p a rn ih k o tlo v a o tp a d a ju Ci i c3,

c4

d o d a ta k v a njskog tla k a . K o d tlačn ih p o su d a c4 = 2 m m — 100 m m 2/D v, k o d p a rn ih k o tlo v a c 4 = 2 m m . D o d a ta k uzim a u obzir o d stu p a n ja od teo retsk o g o b lik a (splošnjavanje, u tisn u ta mjesta). K o d D vg 50 m m i k o d u n u tarn jeg p re tla k a c4 = 0 .

c5 u m m

K o n stru k c io n i d o d a ta k . A ko je k o d tlačnih p o su d a (s —c , —c 2)/Dy < 0,005, iznosi c5 = l m m , inače je c5= 0 . K o d p a rn ih k o tlo v a je c5= 0 ,2 (6 m m -S o ), gdje je s0 deb ljin a stijene bez d o d a ta k a . K o d s0 > 6 m m je c5= 0 m m , k o d m o rsk ih b ro d sk ih k o tlo v a uvijek je c5 = 1 m m .

Cilindrična visina ruba bom biranih dna m ora iznositi pri H /D vrž0,2 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 dođu na vrijednost nula. s/Dv m ora biti Si 0,003, uz iznimku kod poluokruglih dna. K od dna s izrezima unutar kugline kalote sa dAg>4 s i kada

26


Tablica 8. Proračunski koeficijenti /# za zaobljena dna (prem a AD-M erkblatter i TRD) P za puno dno Oblik dna

P za dno s nepojačanim izrezima

H jD v

pri J J V ' d , • (s—c x—i 2) “

P'

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 uboko zaobljeno dno /1= 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

razm ak a nije manji od zbroja oba polumjera izreza, treba uvrstiti za puna dna. U tom slučaju i kod punih dna smije debljina stijenke kugline kalote biti nešto m anja od debljine stijenke ruba i m ora se umjesto sa /?, izračunati sa /?'. To vrijedi i za dovoljno ojačane veće izreze. Plasteve i dna izložena vanjskom pritisku treba proračunavati prem a jednadž bam a (1) do (3) sa v = \ . M eđutim, plaštevi se m oraju još i računski kontrolirati s obzirom na mogućnost elastičnog, odn. plastičnog udubljavanja (vidi AD — list B3 i B6, TR D 302 i 303).

27


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

s = C (Di —d 1)

(4)

2

s, p, S, K vidi legendu uz je d n a d ž b u (1), C p ro rač u n sk i koeficijent p rem a izvedbam a p rik az an im n a si. 14 U l : C = 0 ,3 p ri r * 0 ,0 3 5 £>v, ali r ž 3 0 m m , r ž l , 3 s , / iž 3 ,5 s , U 2 : C = 0 ,3 5 p ri j / 3 ^ r § 8 m m , h ^ s , U 3: C = 0,4 pri p ( D J 2 —r) 1,3 S / X g s „ ž 5 m m , s „ ž 0 ,7 7 s , pri DV> 1 , 2 D , , 0 , 2 s g r ž 5 m m , U 4: C = 0,35 pri s ^ 3 s , , C = 0,45 p ri s > 3 s , , U 5: C = 0 ,4 pri s g 3 s , , C = 0 ,4 5 pri s > 3 s , , U 6: C = 0,45 p ri s ž 3 s t , C = 0 ,5 pri s > 3 s , , V I: C = 0 ,4 pri s ž 3 s 1; C = 0 ,4 5 p ri s > 3 s , V2: C = 0,3 pri s ^ 3 s , , C = 0,35 p ri s > 3 s t V3, V 4 : C = 0 ,2 5 pri ra :0 ,0 3 5 £>v, ali r ž 3 0 m m , r g l , 3 s , J iž 3 ,5 s , D , u m m p ro rač u n sk i pro m jer p rem a si. 14, d i u m m raču n sk i pro m jer usidrenja. K o d neusid ren ih d n a ili ploča je d i = 0, c2 u m m d o d a ta k n a istrošenje, koji treb a po seb n o u tan a čiti k o d p o su d a s opasnim , ja k o k o ro d iraju ćim sadržajem ili p o su d a koje se ne m ogu p regledati u u n u trašn jo sti. Inače je c 2 = 0 .

Ui —d r

»1

\ ^ u

\s

0,

—4

Slika 14. R avna d n a i ploče U n eu sid ren a ; V u sid re n a; U l ra v n o zaru b ljen o dno, U 2 k o v an o ili p rešan o ra v n o d n o ; U3 ra v n a ploča sa žlijebom za rasterećenje; U 4 d v o stra n o u v aren a p loča; r— tfr t i U 5 d v o stra n o p riv are n a p lo č a ; U 6 s je d n e stra n e uvarena p lo ča ; V I s jed n e stra n e u v a ren a ploča sa provučenim sid ro m ; V2 d v o stra n o u v a ren a plo ča sa sidrenom cijevi; V 3 ra v n o zaru b ljen o d n o p ro v u čen o sa sidrenom cijevi; V 4 zaru b ljen o ra v n o d n o sa v ra to m

—

1 !

28


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

i1! 1 i!i 1 '

%

li 4-

[i— i— n |! i' U J

•v

-

■v

Slika 15. U v aren e cijevi (a je cijevna stijena)

Kod uvarenih cijevi prem a si. 15 m oraju zavareni šavovi biti u stanju da preuzmu cijelu silu prenesenu na cijev. U smičnom presjeku zavara m ora širina šava iznositi najm anje:

g u mm F u N

širina zavara, sila koja o tp a d a n a cijev (okom ito šrafirana pov ršin a p olja treb a ru b n i d io p olja d vu m m vanjski prom jer cijevi, S, K vidi legendu uz je d n a d ž b u

= p A R, gdje je A R u dio cijevnog polja n a si.15). K o d d jelom ično izbušenih cijevnih uključiti, tj. d o n a stav k a o b ru b a dna, (1).

Kod uvarenih uzdužnih zatega, sidrenih cijevi ili sprežnjaka, presjek kutnog šava opterećenog na smik, treba da bude najmanje 1,25 puta veći od potrebnog presjeka svornjaka ili sidrene cijevi: dv - n - g ^ l , 2 5 A x Aa u mm2

(6)

presjek sidra = (d2 —c/2) - n /4 (u sm islu si. 15)

Jednadžba (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 m ostova 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 naprava dizalice i si. Slika 16a pokazuje nosač rešetkaste konstrukcije. Njegovi vanjski štapovi zovu se pojasevi (gornji i donji pojas). Oni se ukrućuju vertikalnim i dijagonalnim štapovima. U čvoru se uvijek sastaju više štapova. Puni nosači izvode se kao limeni nosači (si. 16b), ili kao sandučasti nosači (si. 16c). D a se ne bi izbočili, na određenim razmacima uvaruju se ukrućenja, koja se kod sandučastih nosača zovu poprečne pregrade. Slika 16. Z av aren e čelične nosive konstrukcije a) no sač rešetk aste k o n stru k c ije ; b) lim eni n osač; c) sa n d u č ast nosač a je gornji p o jas; b d o n ji p o jas; c vertikalan šta p ; d d ija g o n a la n šta p ; e v ertik alan lim nosača; / s p o j vertik aln o g lim a n o sa č a; g spoj pojaseva; h u k ru ćen je; i stijena; k spoj stijene; / p o p rečn a pre g ra d a

<*)

b

'

,1 :

b) U'

o)

<

V

^

'

\ 9

fV -

.—

'

A -A

.

— i ------

30

1. Nerastavljivi spojevi

Za zavarivanje taljenjem smiju se upotrijebiti samo 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 prema D IN 4100 (JUS. C.T3.081). Za dizalice je, osim toga, m jerodavan D IN 120 (JUS M. D l.050). Taj standard bit će međutim, zamijenjen sa D IN 15018 (sada još nacrt) (JUS M.D1.020 do 050). Navedeni standardi sadrže, uz ostalo, slijedeće: 1. M inimalna debljina nosivih dijelova od čelika iznosi kod male opasnosti od korozije 4 mm, kod dizalica 3 mm, 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 m oraju biti tako oblikovani da se koliko je moguće postigne nesmetan tok sila. Treba izbjegavati nepovoljne prijelaze s jednog presjeka na drugi i veće proreze ili provrte u blizini zavarenih ili navarenih limova. Gom ilanje zavarenih šavova na pojedina mjesta treba izbjegavati. 3. Težišnice štapova trebaju se po mogućnosti podudarati s linijama sustava. Stoga je potrebno težišnicu zavarena priključka dovesti do pokrivanja s težišnicom štapa. Prema si. 17 m oralo bi se tada kod iste debljine šava izvesti. ll - e l = l1 -e2.

Slika 17. Z av a ren prik lju čak čija se težišnica p o k la p a s težišnicom štap a

4. Pojasne ploče koje se spajaju izravno s vertikalnim limovima ne trebaju, zbog opasnosti od krtog loma, da budu deblje od 30 mm, a dodatne pojasne ploče ne deblje od 50 mm. Spojevi pojasnih ploča moraju biti okom iti na smjer sile.

Slika 18. Z av a ren k u tn i šav

5. Kod konstrukcija na otvorenom prostoru ili gdje su naročite opasnosti od korozije, treba prekidane zavare izvesti samo kao zatvorene kutne zavare, zavarujući ih naokolo, prema si. 18.

31


6. Općenito treba bočne kutne zavare izvesti jednako debele, ne deblje nego što to traži proračun, ukoliko tehnološki razlozi ne govore protiv. Kod čelnih kutnih zavara preporučuje se zbog povoljnijeg skretanja toka sila izvedba s nejednakim kracima. Pri tome je h / b ^ l . 7. Ako su zavari smješteni jedni nasuprot drugima, onda m ora debljina lima između njih biti najm anje 6 mm (si. 20).

•c:

-------1 n i6

1!

Slika 20. Z av aren i šavovi koji leže n a su p ro t

Slika 19. P rijelaz tu p o g k u tn o g z av a ra s n ejednakim k ra k o v im a n a bočni k u tn i zavar s jed n a k im k ra k o v im a

8. Ne smiju se prihvatiti izvedbe kod kojih zavareni šavovi i vijci zajednički prenose silu, D IN 7990 (JUS M.B1.068). 9. Zbog opasnosti nastajanja zona segregacije (zone nejednolične strukture) kod neumirenih čelika i zbog nepovoljnih odnosa preostalih napetosti nastalih na prijelaznim polumjerima valjanih profila pri postupku valjanja i ohlađivanja, nije dopušteno zavarivanje tih prijelaznih polumjera (vidi si. 23). O d toga su izuzete tjemene i podnožne ploče. U području hladnog obliko vanja (npr. savijanja konstrucionih dijelova smije se zavarivati samo ako odnos između polumjera savijanja i debljine lima nije ispod dopuštenog. Taj odnos ovisi i o materijalu. 10. Računska debljina a čeonih zavara jednaka je debljini dijelova koji se zavaruju, pri čemu je u sastavu dijelova različite debljine m jerodavna m anja debljina (si. 21a). K od kutnog zavara jednaka je visini ucrtanog istokračnog trokuta (si. 21b). Debljina kutnih zavara m ora 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.

Slika 21. D ebljina z av a ra a: a) tu p ih z av a ra; b) k u tn ih z av ara

11. Računska duljina zavara / jednaka je ukupnoj duljini / zavara. K od čeonih zavara jednaka je širini dijela koji se zavaruje, ako se pri izvođenju zavara vodi računa o tome da zavar bude po čitavoj duljini jednake kvalitete.

32


Na priključcima s vezicama i profilima prema si. 22 ne smije računska duljina / pojedinih kutnih zavara biti veća od / = 100a. Nadalje, u priključcima prem a si. 22a ne smije računska duljina biti m anja od /= 1 5 a, a prema si. 22b i c ne m anja od /= 10a. presjek A-B

presjek C-D

J T T dl

•A 0

Slika 22. P riključci šta p o v a i vezica a) s bočnim k u tn im z av a rim a ; b) s tupim i bočnim ku tn im z av arim a; cj s kutnim za varom n a o k o lo ; d) s tu p im i ku tn im z av a rim a ; e) s tupim kružnim za varom ; f ) s k u t nim k ružnim zavarom

12. Računska površina zavara općenito je određena sa Z (a • /). Kod kutnih zavara zamišlja se debljina zavara a zaokrenuta u priključnu ravninu. Svi zavari spoja mogu biti obuhvaćeni kod prijenosa uzdužne sile F izrazom Z (a -/), uz pretpostavku jednolične krutosti priključne ravnine. Kod poprečnih sila kakve se pojavljuju u savojno opterećenim dijelovima, obuhvaćeni su samo priključni zavari, koji su na temelju svog položaja u stanju prenositi poprečne sile. N a primjer, kod I, U i sličnih presjeka obično su to samo zavari poprečnih limova duljine / na si. 23. Kod zajedničkog djelovanja tupih i kutnih zavara (vidi si. 22d) treba zbrojiti površine zavara. N a prim jer:


33 I (a - l) = 2a -1 = a(b + 21) = a ( l 1 + l2 + 2b) = 4a - l + s - h = a( d —a ) n = a (d+a) ti

uz uz uz uz uz uz

si. 22a si, 22b si. 22c si. 22d si. 22e si. 22f

Slika 23. P rik lju č a k n o sa č a s kutn im zav arim a opterećen n a savijanje a) valjanog n o sača; b) lim enog no sača

Proračun na čvrstoću provodi se kao da su sami zavareni šavovi posebni dijelovi. Površina presjeka zavarenih šavova uzima se kao ona koja preuzima opterećenje. Ako se žele izbjeći moguće zamjene s drugim naprezanjima, treba u simbolu za naprezanja zavarena šava dodati indeks zav, kao npr. 0"zav ili ^ z a v Ako sila F djeluje okom ito na površinu zavarena šava, računa se sa: normalnim (vlačnim ili tlačnim) naprezanjem F v>' E( a- l ) a w t u N /m m 2 F u N I (a -i) u m m 2

(7)

n o rm aln o nap rezan je u zav a ru (vlačno
Ako sila F djeluje u samoj površini zavarena šava (tangencijalno), računa se sa: F smičnim naprezanjem i = —-— (8) I (a ■l) u N /m m 2 sm ično n ap rezan je u z avarenom šavu, F u N sila koja djeluje u površini z av aren a šava. t

3 Elementi strojeva

34


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

^

M <7 f= — y /zav

(9)

y=yl U presjecima uzdužnih zavara (spojni uzdužni zavari) nosača opterećenog na savijanje (si. 24) pojavljuju se norm alna naprezanja koja su jednaka savojnom naprezanju dijela konstrukcije: normalno naprezanje

rru = - j y

(10)

yum m

m o m en t inercije čitavog presjeka k o n stru k c io n o g dijela, uključivo i n ešrafiranih dijelova sa si. 24. Z a prim jer p re m a si. 2 4 c je I = s ■(i3/12 + + 2A0 ■ P ri to m e su zanem areni n e zn a tn i m om enti inercije p o v r šina A 0 , ra zm ak k o rije n a k u tn o g z av a ra o d težišnice presjeka.

Slika 24. Presjeci zavarenih no sača za sav o jn a o p terećenja a je vratni z av a r; b uzdužni spojni z av a r; d vertikalni lim ; e p o jasn a p lo ča; n n u lta linija

35

/./. Z avareni spojevi

Ako su nosači ili štapovi prem a si. 24 opterećeni samo uzdužnom silom F (bez savojnog momenta), onda je norm alno naprezanje u presjeku zavarena šava jednako norm alnom naprezanju u presjeku konstruktivnog dijela: Normalno naprezanje c lv lt= -

( 11)

N orm alna naprezanja prem a jednadžbam a (10) i (11) u pravilu ne treba proračunavati, izuzev kod dizalica za proračun ekvivalentnog (reduciranog) naprezanja prem a jednadžbi (14). U uzdužnom 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 pom aknuti u uzdužnom sm jeru: Smično naprezanje

r, =

F„S I Za

( 12)

Ti u N /m m 2 sm ično nap rezan je no sača u sm jeru uzdužnih zavara, po p re čn a sila u presjeku k o n stru k c io n o g dijela, S u mm statički m om ent pov ršin a p resjeka p o jasn ih lim ova priključenih na p oprečni lim. N a slici 24 su to šrafiran e plohe. Z a te je prim jere S = /40 ■y 0 , gdje /10 pred stav lja p riključene površine presjeka, a y 0 u daljenost njihovih težišta o d težišnice u k u p n o g presjeka, m o m en t inercije čitavog presjek a k o n stru k c io n o g dijela. Z a presjek / u mm4 p rem a si. 24c je I = s ■h 3/ \ 2 + 2 A 0 ■y 2 (vidi i legendu uz je d n a d ž b u (10)), su m a d ebljina svih zavarenih šavova p o jasn o g lim a koje tre b a uzeti u Za u mm obzir. Z a prim jer p rem a si. 24 a je Z a = a, za prim jere p re m a slikam a 24 b d o d uvijek je Z a = 2a.

Fq u N

S lika 25. M o g u ća n o rm a ln a i sm ična n a p rez an ja u k u tn o m zavaru

N a kutni zavar u priključnoj ravnini mogu istodobno djelovati norm alna i smična naprezanja, koja stoje uvijek okom ito jedno prema drugom (si. 25).

36


U tom se slučaju računa s rezultirajućim naprezanjem, koje se označuje kao: ekvivalentno (reducirano) naprezanje

aTed= y j tr2 + r 2 + xf

(13)

°Ved u N /m m 2 ekvivalentno (reducirano) nap rezan je u z av aren u šavu, <7 u N /m m 2 n o rm aln o naprezanje u z av aren u šavu. A ko
Ekvivalentno (reducirano) naprezanje ared ne treba izračunavati u slijedećim slučajevima: 1. K od kutnih zavara ako ostanu bez poprečnog 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 om entom M, poprečnom silom Fq i uzdužnom silom F. Nadalje, ako preuzimanje najvećeg savojnog m om enta nastane prirubnim zavarima (jed nadžba (9) sa / zav = 2a • b ■_y2 + 4a ■c ■y \ prema si. 23 b), preuzimanje najveće poprečne sile šavovima poprečnog lima (jednadžba (8) sa I {a ■l) = 2a • /), a preuzimanje uzdužne sile svim šavovima (jednadžba (7) sa E( a - l ) = = a(2l + 2b + 4c + 4t) prem a si. 23b. 3. Kod čeonih zavara, V 2 V-šavova s kutnim zavarom, K-šavova poprečnog lima s dvostrukim kutnim zavarom i K-šavova s dvostrukim kutnim zavarom. 4. Ako ni normalno naprezanje a samo za sebe, ni rezultirajuće smično naprezanje y jx \ + x \ samo za sebe, ne prekoračuje 95 N /m m 2 kod dijelova od St 37 (Č. 0360) i 120 N /m m 2 kod dijelova od S t5 2 (« Č . 0561). Zatim, kada je CT+ V Tq + x f ^ 135 N /m m 2 kod čelika St 37 (Č. 0360) ili kada je rg 170 N /m m 2 kod čelika St 52 (Č. 0561). Prem a prijedlogu D IN 15018 (JUS M.D1.020 do 050) treba nosač dizalica računati s ekvivalentnim (reduciranim) naprezanjem, uzimajući pri tome odgo varajući predznak za a i ax(vlak pozitivno, tlak negativno). Ekvivalentno naprezanje

ffred = \ / er2 + of —cr ■oj + 2 t2

(14)

ffred u N /m m 2 ekvivalentno n o rm aln o naprezanje,
Sva naprezanja navedena u jednadžbam a od (7) do (14) [izuzev norm alna naprezanja a, u jednadžbam a (10) i (11)] m oraju 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 jednadžbam a nauke o čvrstoći. Potrebne vrijednosti dopuštenih naprezanja vidi

37


u tablici 10. Pri zajedničkom djelovanju čeonih i kutnih zavara u jednom priključku mjerodavne su dopuštene vrijednosti za ekvivalentno (reducirano) naprezanje iz tablice 9. Naprezanja dobivaju tada u jednadžbi znak a. Tablica 9. Dopuštena naprezanja u N /mm2 za zavarene šavove u gradnji čeličnih konstrukcija Dijelo vi od St 37
c »lični nosači DIN 4100 Kvaliteta

Za var

Naprezanje

!. Čeoni 7avar 2. K-zavar dvostruki kutni (provaren korijen) 3. Plitki K-zavar dvostruki kutni1) 4. Polu V kutni za var sa zava renim korijenom na suprot noj strani

svaka

tlak i savojni tlak

160

D okazano da nema pukotina i grešaka u korijenu Nije dokazano

Tlak i savojni tlak okomito na smjer šava

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

Kranski nosači DIN 15018 (JU S M.D1.050)

8. 9. 10. 11.

Čeoni zavar K-zavar K-zavar Kutni zavar

Vlak i savojni vlak okom ito na smjer šava

N aročita kvaliteta Normalna Svaka

180

240

270

160

180

240

270

135

150

170

190

135

150

170

190

135

150

170

190

St 37 (Č. 0361) H HZ

St 46 (Č. 0480) HZ H

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

St 52 (č. 0561) HZ H

12. Čeoni zavar 13. K-zavar 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.,a, 72.

Tlak i savojni tlak okom ito na smjer šava

6. 77. 7«.

6. 11. n.

2. 9. 10. 13. —

3. 9. 10. 13.

5.

') Uvrstiti vrijednost samo za nedokazanu kvalitetu

Čelične visokogradnje prem a D IN 1050 (JUS C.B0.500), a dizalice i kranske staze prema D IN 120, odn. 15018 (JUS M D 1.020 do 050) računaju se za slijedeća dva moguća opterećenja: Opterećenje H kao zbroj svih glavnih tereta. Glavnim teretima pripadaju: stalni tereti, kao zbroj nepromjenljivih tereta (vlastita težina, ispuna obloga podova i si.), zatim pokretni teret, kao promjenljivo pomično opterećenje konstrukcije (osobe, uređaji, skladišteni materijal, opterećenja od snijega) i slobodne sile inercije.

38


Opterećenje H Z računa se kao zbroj glavnih i dodatnih tereta. Dodatnim opterećenjima pripadaju: opterećenja od vjetra, sile kočenja, vodoravne sile (npr. kod dizalica) i toplinski utjecaji (pogonski i atmosferski). Za dimenzioniranje dijelova i zavarenih šavova m jerodavan je onaj način opterećenja kojim se proračunavaju veći presjeci. Ako je dio, osim vlastitom težinom, opterećen samo dodatnim opterećenjima, onda najveći teret vrijedi kao glavni teret. K ako iz tablice 9 i 10 proizlazi, dopuštena naprezanja za opterećenje H Z leže više nego za opterećenje H, budući da je malo vjerojatno istodobno djelovanje svih uopće mogućih tereta. Osim provjere naprezanja, m ora se za čelične konstrukcije izvršiti provjera sigurnosti u odnosu na stabil nost i statičku trajnost. Tablica 10. D opuštena naprezanja u N /m m 2 za elemente čeličnih konstrukcija prema D IN 1050 (visokogradnja) JUS C.B0.500 i D IN 15018 (nosači dizalice), odn. JUS M.D1.020 do 050

H

HZ

M aterijal1) St 37 ) St 46 (Č. 0360) | (Č. 0380) O pter ecenje H HZ H HZ

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

110

125

140

160

170

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

125

140

160

180

70

80

90

105

St 33 (C. 0000) Naprezanje

Smik

St 52 (Č. 0560) H

HZ

190

210

240

195

220

240

270

112

127

135

155

St 33, (~ Č . 000) nije za zavarene nosače niti za nosače dizalica. St 46 (Č. 0380) naveden je samo kod dizaličnih nosača D IN 15018, (~ J U S M .D l.020 do 050)

Nosači dizala stalno se opterećuju i rasterećuju, tako da njihovo naprezanje ne možemo uzeti kao pretežno mirno. Zbog toga treba, osim opisanih općih proračuna naprezanja, izvršiti još i proračuna dinamičke izdržljivosti (titrajna čvrstoća). D opuštena naprezanja ravnaju se onda prem a pogonskim grupam a dizala (razred opterećenja, učestalost najvećeg opterećenja, vrijeme upotrebe), prem a odnosu graničnih naprezanja x = a mm! omiX odn. Tn,m/imax, t. prem a odnosu postojećeg najmanjeg naprezanja prem a najvećem u nekom od zavarenih priključaka (odnos donje naprezanje/gornje naprezanje), te prem a opasnosti koju znače zarezi u zavarenim priključcima (zarezi: W bez zareznog djelovanja, 0 kod neznatnog, 1 kod umjerenog, 2 kod srednjeg, 3 kod jakog, 4 kod naročito jakog zareznog djelovanja). D IN 15018 (JU SM .D1.020 do 050) daje tome slijedeće objašnjenje: „ D o k se p rv o b itn o pri novoj o b ra d i postojećeg sta n d a rd a D IN 120 (JU S M .D 1.050) m islilo d a će se n a tem elju m jerenja vibracija nosači dizalica m oći izrađivati lakši nego d o sad a, radi se od 1960. god. na tom e d a se p re tp o sta v lja n a o p terećenja približe i p rilagode stvarnosti, d a bi se na taj način sjed n e stra n e osigurala e konom ičnost, a s dru g e stra n e u svakom slučaju i p o tre b n a sigurnost. T o ne vodi ni d o kakve b itne pro m jen e u pogledu težina dizalica, ali se te težine m ogu u n u ta r nosača, bolje nego d o sada, p rilag o d iti o pterećenjim a k o ja n a sta ju “.


39

Čelične cijevne konstrukcije (laka gradnja) značajne su zbog svoje male težine. D a bi se izbjegla visoka lokalna naprezanja, m ora se sila uvoditi na što većoj širini oboda cijevi. K od cijevnih priključaka stvara se proširenjem kraja cijevi, prem a slici 26 c, bolji prijelaz nego što je prikazan na slici 26 a i 26 b. Ovakav priključak može se izvesti samo na cijevima male debljine stijenke. Bolji su priključci prem a slici 26 d, ali su skuplji. Jeftiniji su sedlasti limovi savijeni u obliku slova U, (si. 26e), koji široko obuhvataju cijevi. Nepovoljan je zakovanom spoju sličan spoj prem a slici 26 f 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 IN 4115 (Čelične lake konstrukcije i čelične cijevne konstrukcije), navodi: Konstrukcije se bez daljnjega mogu izvesti kao čelične lake konstrukcije samo ako su izložene pretežno m irnom opterećenju. Cijevni nosači mogu se upotrije biti za dizalice i kranske staze dizalica koje odgovaraju grupi I i II prema D IN 120 (JUS MD1.050). Za ostale izvedbe pom oću čeličnih lakih konstrukcija i čeličnih cijevnih konstrukcija potrebno je odobrenje.

Slika 26. Z av aren i cijevni priključci a) bez u k ru ć e n ja ; b) s k u tn im re b rim a ; c) s p roširenim k rajev im a cijevi; d ) s prorezanim krajev im a cijevi i uloženim lim ovim a; e) sa sedlastim lim ovim a; f) sa zarubljenim i p ro rez a n im krajevim a cijevi; g) s p lo sn a to stisnutim krajev im a cijevi

1

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

40


elemenata je 1,5 mm na otvorenom prostoru i u zgradam a koje nisu zatvorene, a kod naročite opasnosti od korozije debljina je najm anje 3 mm. D a 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 prom jera veće cijevi.

Slika 27. Č vorovi cijevne kon stru k cije a) je d n o sta v a n č v o r; b) sa čvornim lim om ; c) sa čvo rn im lim om ovijenim o k o cijevi; d) s p lo sn a to stisnutim krajev im a cijevi

Slika 28. C ijevni ugaoni spojevi: a) bez u k ru ć en ja; b) u k ru ć en i lim om ; c) s koljenom

Za dopuštena naprezanja cijevnih dijelova m jerodavan je D IN 1050 (JUS C.B0.500) (tablica 10). Elektrolučno zavarivanje dopušteno je samo ako je najm anja debljina dijelova koji se spajaju 2 mm. N ajm anja debljina a nosivih šavova m ora biti 2 mm, za ostalo vrijedi D IN 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 najm anje površine presjeka cijevi. Tome pripadajuće dopušteno naprezanje zavarena šava ne smije ni u kojem slučaju prekoračiti 0,65 adop (erdop prema tablici 10).

41


^ 1 . 5 . Zavareni spojevi u strojogradnji U strojogradnji se izrađuju u zavarenoj izvedbi dijelovi kao 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 kao i kod čeličnih konstrukcija, a da bi se izbjegla opasnost zamjene, tim naprezanjima pridaje se indeks zav. Proračun se najčešće odnosi na slijedeće slučajeve: Vlačno ili tlačno naprezanje

ffv t =

I(a-l)

(15)

n a si. 3 0 b je

a)
l

2E E

T J'

Slika 30. V lačno opterećeni zavareni p riključci: a) s tupim za varom ; b) s ku tn im za varom

42


Smično naprezanje

t=

Z( a- t )

(16)

u N /m m 2 FuN

sm ično nap rezan je u z av aren u šavu, sm ična sila u površini z av aren a šava (tangencijalno n a površinu). N a slici 31b je F = T / r sa T za to rzio n i o k re tn i m om ent, koji o tp a d a na je d a n zavar, £ (a ■l) u m m 2 pov ršin a z av aren o g šava. N a si. 31a je £ (a • l)= a (2/, + / 2), n a si. 31b j e £ (a ■/ ) = a (d + a ) Jt. I u savojno opterećenom zavarenom priključku, si. 32 b, u zavarim a poprečnog re b ra djeluju sm ična nap rezan ja, k o ja se izraču n av aju sa £ ( « • l)= 2 a 2 -12 . t

Slika 31. Sm ično opterećeni zav aren i priključci a ) s bočnim i tu p im k u tn im z av a ro m ; b) s kružnim ku tn im zavarim a opterećenim o k retn im i savojnim m o m en to m

Savojno naprezanje
U

m m 4

y u mm

o f= -

M ■y

(17)

vlačno ili tlačno nap rezan je od savijanja u zavarenu šavu, savojni m om ent n a površini z av aren a šava = F ■L, m o m en t tro m o sti površine z av aren a šava. Z a njegov p ro raču n tre b a k o d k u tn ih šavova uzeti liniju k o rije n a šava pojedinih p ovršina zavara, k a o njihove težišnice (vidi pri to m e legendu uz je d n a d žb u (9)), u daljenost savojnog n a p rez an ja od težišnice površine zavarena šava

Slika 32) Savojno o pterećeni zavareni šavovi (S0 je težište površine zavara) J a) s tu p im zav a ro m ; b ) s kutn im zavarom

Djeluju li na nekom opasnom 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 norm alno naprezanje. Ako u nekom opasnom presjeku osim

43

1,1, Z avareni spojevi

norm alnog naprezanja ili rezultirajućeg norm alnog naprezanja, djeluje još i okom ito smično naprezanje, treba računati sa ekvivalentnim (reduciranim) naprezanjem

J a 2 + 2 t2

(18)

(Tred u N /m m 2 re d u ciran o n o rm aln o nap rezan je u z av aren u šavu, o u N /m m 2 n o rm aln o naprezanje u zav aren u šavu o k o m ito n a sm jer šava prem a jed n a d žb i (15) ili (17). o d n o sn o njihova sum a ili razlika. t u N /m m 2 sm ično n ap rezan je u za varu o k o m ito ili uzdužno n a sm jer zavara.

N a slici 31b prikazani kutni zavari su, osim na smik, opterećeni još i savojnim momentom M koji opterećuje vratilo na savijanje. Savojno naprezanje u zavarenu šavu jednako je savojnom naprezanju u priključnom presjeku A vratila, dakle o-f « M /0 ,l d3. Prema tome treba izračunati ekvivalentno napre zanje prema jednadžbi (18). Slika 33 pokazuje priključak kutnog zavara opterećenog silom F, koja ne prolazi težištem površine zavara. Sila F želi plosnati štap okrenuti oko težišta površine zavara So tako da uz smično naprezanje i q prema jednadžbi (16) (slika 33d) dolaze još i smična naprezanja t, (torziona naprezanja). Ta torziona naprezanja ne raspoređuju se ravnom jerno 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 ožemo zamisliti da smo dobiveno naprezanje rastavili u međusobno okom ite kom ponente t x i t y uzdužno i poprečno na za var (si. 33 c).

Slika-34-. T o rzio n o opterećen spoj zavaren ku tn im zavarim a (S0 je težište površine zav aren o g šava)

Kom ponente r y raspoređuju se po presjeku kao savojna naprezanja, a kom ponente tx imaju na svim mjestima jednake vrijednosti. Iz geometrijskih odnosa ovog specijalnog slučaja prema slici 33 slijedi: Torziono naprezanje

t ,= a -1 1

F L cos a + b sin oc

(19a)


44 Rezultirajuće naprezanje iz (Ty+ rq) i smično naprezanje ry u tq u

N /m m 2 N /m m 2

u N /m m 2 L ,l, a, b u m m

tx

tx je

tada najveće

t = v ( t^ + t q)2 + z \

(19b)

to rz io n a k o m p o n e n ta o k o m ito n a zav ar = t , •cos a, sm ično naprezanje izazvano p o p rečn o m silom F prem a je d n a džbi (16), to rz io n a k o m p o n e n ta d u ž z av ara = t, ■sin a, dim enzije prik lju čk a z av aren a šava.

Tablica 11. Orijentacioni podaci dopuštenih naprezanja (N/mm2) u zavarenim šavovima u priključnim presjecima A sastavnih elemenata strojogradnje Zavareni šavovi

Zavar

Kvaliteta Tab. 4

Naprezanje

. . . mirujuce J

St 37 (Č. 0361)

Opterećenje ! jednosmjerno J . promjenljivo

naizmjenično promjenljivo

M at erijal spe jnih dije ova St 37 St 50 St 37 St 50

St 50

(C. 0561) <Č. 0361) (C. 0561) (Ć- 0361) (Č. 0561)

I U 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 I! III

120 95 85

150 120 100

75 60 50

90 70 60

40 30 25

45 35 30

Dvostruki plosnati kutni zavar

I II III

140

svako

100

190 150 130

90 70 60

120 95 85

50 40 35

55 45 40

Vlak, tlak, savijanje, ekvivalentno naprezanje Tupi zavar sa zavarenim korijenom s druge strane Smik

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

no

Priključni presjek A l

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 pritisko m

45

Kod priključaka zavarenih kutnim zavarim a 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 mirnom i titrajnom opterećenju. Neke opće važeće vrijednosti ne mogu se dati, budući da je čvrstoća zavara i dijelova u spoju naročito ovisna o oblikovanju i o kvaliteti izvedbe zavarivanja. U serijskoj proizvodnji neophodna su ispitivanja dinamičke izdržljivosti. Slika 34 a prikazuje kao primjer nepovoljan način oblikovanja male užnice. O na iziskuje velike troškove za materijal, i debele zavarene šavove, a osim toga se prije samog zavarivanja m oraju dijelovi spojiti pričvrsnim zavarima. Ovi nedostaci izbjegnuti su lakom konstrukcijom prem a si. 34b.

Slika 34. Z av a ren a užnica a) n e pravilno (nije svrsishodno); b) pravil n o (svrsishodno)

1.2. Zavarivanje pritiskom 1.2.1. Postupci, vrste šavova, materijali Prem a D IN 1910 (JUS C.T3.001) zavarivanje pritiskom je zavarivanje pri kojem se dijelovi koji se zavaruju m eđusobno tlače i lokalno zagrijavaju. Lokalno ograničeno zagrijavanje, po potrebi do taljenja, omogućuje postupak zavarivanja. Najvažniji su slijedeći postupci: ultrazvučno zavarivanje kod kojeg se dijelovi zavaruju mehaničkim titrajim a u području ultrazvuka. Plinsko zavarivanje pritiskom (tablica 12, br. 1 i 2), kod kojega se dijelovi spajaju pritiskom nakon zagrijavanja plam enikom na tekući plin i kisik. Elektrootpomo zavarivanje pritiskom, kod kojeg toplina nastaje električnom strujom i prijelaznim otporom na dodirnim mjestima, te omskim otporom dijelova koji se spajaju. Struja se dovodi elektrodam a ili se induktivno prenosi. Dijeli se na: Točkasto zavarivanje (tablica 12, br 4 i 5), kod kojeg se struja i sila prenose elektrodama. Površine pritisnute jedna na drugu zavaruju se u obliku točke. Bradavičaslo zavarivanje (tablica 12, br. 6), kod kojeg se struja i sila prenose elektrodama. Dijelovi tlačeni jedan na drugog dodiruju se na bradavicam a ili bridovima. Izbočine bradavice se potpuno ili djelomično po ravnavaju. Šavno zavarivanje (tablica 12, br. 7) je zavarivanje kod kojeg se struja i sila prenose elektrodam a valjkastog oblika. Površine međusobno stlačenih dijelova zavaruju se pod pritiskom nakon dovoljnog zagrijavanja nizom točaka, koje prelaze jedna 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


dodira i pri tome se izbacuje dio rastaljena m aterijala (iskrenje). N akon toga se dijelovi zavaruju uz udarno sabijanje. Elektrolučno zavarivanje pritiskom, kod kojeg se toplina stvara električkim lukom koji kratkotrajno gori i rastali čeone površine. Dijelovi se nakon toga zavaruju pod pritiskom. Tablica 12. Vrste i oblici spojeva zavarenih pritiskom prema D IN 1911, ( ^ J U S C .T3.0U ) Redni broj

Naziv

Simbol

Priprema

Izvedba

Redni broj

Naziv

Simbol

Priprema

Izvedba

Tupi Šavovi

I

Zavar odebljanjem

2

1 » 3

Gnječen zavar

X mm mm

Zavar sa srhom

*

ñ u 1

f

Prijeklopni Šavovi

4

Jednoredan točkast zavar

5

Dvoredan točkast zavar

•

j

V 7 /2 ///M A

6

Bradavičast zavar

7

šavni zavar

X e

&MŠL. 777777//7X

Vrsta zavara određuje se položajem dijelova u spoju, njihovom pripremom i postupkom 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, kao i čelici u kvaliteti čelika za izvlačenje St 2 do St 4, te mekani čelici St 10 (Č. 0145) do St 14. Kvaliteta površine m ora iznositi najmanje 0,2 po JUS-u (bez ogorina, a pore i male brazde od valjanja još su dopustive). Vidi uz ovo D IN 17100 (opći konstrukcioni čelici) (JUS C.B0.500), D IN 1623 (tanki limovi) (JUS C.B4.016), D IN 1624 (hladno valjane trake) (JUSC.B3.521 i 522), D IN 2391 i 2393 (precizne čelične cijevi) (JUS C.B5.030i051), D IN 17172 (čelične cijevi) (JUS C.B5.023). Osim toga prikladni su još i čelici za cementiranje, D IN 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 nomičan postupak u tzv. lakoj gradnji i gradnji strojeva i postrojenja. Razmješ tajem točkastih zavara mogu se dobiti zavari koji se prem 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 IN 4115: Točkasto zavarivanje, dopušteno je za prijenos sile i za m eđusobno spajanje, kada točkam a zavara

47

1.2. Zavarivanje p ritisko m

nisu povezana više od tri dijela. Ukupna debljina spojenih dijelova ne smije biti veća od 15 mm, a kod spoja dvaju pojedinačnih dijelova ne smije debljina jednog dijela biti veća od 5 mm. Kod tri pojedinačna dijela ne smije ni jedan od vanjskih dijelova biti deblji od 5 mm. U smjeru sile ne smije biti jedna iza druge manje od 2, ni više od 5 točaka zavara (si. 36).

Slika 35. T o čk a sto zavareni spojevi: a) jed n o re d n i za var; b) lančani za var; ej cikcak zav ar

Slika 36. O p terećeni, to čk a sto zavareni spoj lake čelične k onstrukcije 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 et = 3 . . . 6d

Razmak od ruba e2 = 2,5 . .4 ,5 d smjeni sile

j

Razmak od ruba e3= 2 . . 4d okomito na smjer sile

Kod proračuna čvrstoće točku zavara zamišljamo kao svornjak, koji je opte rećen na smik (si. 37 a i b). Svaki tako zamišljeni svornjak m ora tada preuzeti odgovarajući dio sile u njenom smjeru. Razlikujemo jednorezne i dvorezne spojeve. b)

Slika 37. N ap rezan je n a o drez i n ap rezan je b o k o v a k o d to čk a sto zavarenih spojeva a) o d re z je d n o re zn o g sp o ja ; b) odrez d v oreznog sp o ja ; c) naprezanje b o k o v a jed n o reznog sp o ja ; d) naprezanje b o k o v a d v o rezn o g spoja


48 Smično naprezanje x =

(20)

nm-A

xa u N /m m 2 sm ično naprezanje u točki zavara, F u N sm ična sila odreza, n broj to č a k a zavara, m broj rezova, A u m m 2 pov ršin a presjeka = d 2n/4.

Zbog toga što se točka zavara može zamisliti kao svornjak, propisuje D IN 4115 još i proračun na specifični pritisak u provrtu. Pod specifičnim pritiskom u provrtu podrazumijeva se srednja vrijednost pritiska u provrtu, odn. svornjak (si. 37c i d), koji se označuje sa
n- d- s

<7, u N /m m 2 specifični p ritisak u točki zavara, d u mm p ro m je r točke zavara, s u mm d ebljina lim a (vidi si. 37). A ko je zbroj deb ljin a vanjskih lim ova m an ji o d debljine srednjeg lim a, tre b a za s u vrstiti vrijednost toga zbroja.

Točke zavara ne smiju se u proračun uzeti veće od d = y /25 mm ■smin

(22)

ako je smin debljina najtanjeg dijela. Dopuštena naprezanja za lake konstrukcije uzimaju se prem a tablici 14 (opterećenja H i HZ, vidi 1.1.4.). Ta se dopuštena naprezanja mogu uzeti kao osnova za spojeve u gradnji strojeva i postrojenja, i to kod mirnog opterećenja u punim vrijednostima, kod jednosm jerno promjenljivog napreza nja % 0,6-strukim vrijednostima a kod naizmjeničnog opterećenja % 0,3-strukim vrijednostima načina opterećenja H. Ako je pak smična lomna čvrstoća tMzav točaka zavara poznata iz pokusa, onda je za gradnju strojeva i postrojeTablica 14. Dopuštena naprezanja (N /m m 2) za točkasto zavarene spojeve od lakih čeličnih konstrukcija prema D IN 4115

St 37 (C. 0360) Naprezanje

Materijal St 46 (C. 0480) Opterećenje H HZ

H

HZ

90 250 350

100 290 400

110 305 425

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

Ako je potreban dokaz o izvijanju i naginjanju prema DIN 4114 T,

jednorezno dvorezno

Ako izvijanje, naginjanje ili ugibanje nije moguće T„

jednorezno
1.2. Zavarivanje p ritisko m

49

nja: radop = TMzav/S M sa sigurnošću protiv loma SMx 2 do 6. K ontrola a 1 nije tada potrebna. Često se spojevi točkastim zavarom izvode i tako da je njihova sila loma FMzav najmanje toliko velika kao i sila loma FM opasnog presjeka dijelova u spoju, dakle FMzav^ F M. 1.2.3. Bradavičasto zavareni spojevi Bradavičasto zavarivanje, nasuprot točkastom, ima tu prednost da su struja zavarivanja i pritisak elektroda na početku zavarivanja koncentrirani na brada vice točkastim ili linijskim dodirom. Zbog toga je čvrstoća zavarenih mjesta kod bradavičastog zavarivanja veća nego kod točkastog. Uobičajenu izvedbu bradavica prikazuje si. 38, a njihove dimenzije tablica 15.

mm

Slika 38. B radavice za zavarivanje: a) o k ru g la b ra d av ica ; b) p rste n a s ta b ra d av ica ; c) uzd u žn a bradavica

t'-:..'

......

*

yM w a Slika 39. B radavice n a dijelovim a koji stoje o k o m ito je d a n n a 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) i '

Debljina lima s

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

J

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 e,

22

22

24

25

27

28

29

30

32

33

4 Elementi strojeva

50


bradavice, prema si. 38 b, pogodne su za tanke limove, jer ih one i ukrućuju. M ogućnost spajanja dijelova koji stoje okom ito jedan na drugom prikazuje slika 39, a spajanje limova s fazoniranim dijelovima slika 40.

Slika 40. B radavice n a fazonskim dijelovim a za p rivarivanje na cijevi

0 proračunu čvrstoće gotovo i nema podataka, pa se zato preporučuje isti proračun kao za točkasto zavarene spojeve (jednadžbe (20) i (21)] i to sa m = 1 i A = d2 n/4 kod okruglih bradavica, odn. A & d ( l —0,5 d) kod uzdužnih bradavica. D opuštena smična naprezanja treba uzeti kao kod točkastog zavari vanje (vidi 1.2.2.).

1.2.4. Spojevi zavareni čeono elektrootpornim iskrenjem Naročita prednost čeonog elektrootpornog zavarivanja iskrenjem je čvrsto ća zavarenog spoja, koja iznosi od 90 do 100% čvrstoće materijala dijelova u spoju. Upotrebljava se onda kada taj postupak omogućuju velike uštede materijala, ili omogućuje jednostavnije i jeftinije oblikovanje, nego dijelova u jednom komadu. Primjere pokazuju slike 41 i 42.

Slika 41. T u p im e le k tro o tp o rn im zavarivanjem spojena stapajica

FS <—

Slika 42. T upim e le k tro o tp o rn im zavarivanjem spojeno koljenčasto v ratilo

*

1.3. L em ljeni spojevi

51

1.3. Lemljeni spojevi 1.3.1. Postupci, lemovi Lemljenje se nekada obavljalo zanatski ručno, a danas dobiva sve više na značenju. D anas se leme čelični okviri, hladnjaci m otornih vozila, karoserije, manji rezervoari, lagane čelične konstrukcije, dijelovi strojeva i sprava i si. Lemljenje je spajanje metalnih m aterijala (osnovnih materijala) pomoću rastaljena dodatna m aterijala (lemovi), čija je točka taljenja niža od točke taljenja osnovnog m aterijala dijelova koji se spajaju. Razlikujemo meko i tvrdo lemljenje. Kod mekog lemljenja tali se lem ispod 450 °C, a kod tvrdog nešto iznad 450 °C. Prema D IN 8505 (Lemljenje m etalnih m aterijala) pod područjem taljenja nekog lema podrazumijeva se područje tem perature od početka taljenja (tem peratura solidusa), do potpuno rastaljena stanja (temperatura liquidusa). Pod radnom temperaturom podrazumijeva se najniža tem peratura površine izratka na mjestu lemljenja, na kojoj tem peraturi se lem može omrežavati, proširivati i vezati na osnovni materijal izratka. Radna tem peratura m ora uvijek biti viša od tem perature solidusa, no ipak smije biti ispod ili iznad tem perature liquidusa. Radna tem peratura izaziva ubrzanje atom a. Preko granične plohe lem/osnovni materijal odvija se izmjena mjesta atom a, a time i difuzija (legiranje). Zbog toga površine lemljenja m oraju biti po mogućnosti glatke (dubina hrapavosti ne preko 20 jum) i dobro očišćene. Da bi se odstranili još postojeći površinski tanki slojevi i da bi lem mogao dobro omrežiti površinu lemljenja, upotrebljavaju se otopine soli (vidi D IN 8511). Upotrebljavaju se i zaštitni plinovi, koji sprečavaju ili reduciraju mogućnost oksidacije površine lemljenja prije nego što se dostigne radna temperatura. Najvažniji postupci lemljenja (vidi D IN 8505): 1. Plameno lemljenje. Mjesta spajanja ugriju se plamenikom ili plinskim napra vama. Prije ili poslije zagrijavanja prisloni se lem na mjesto spoja ili ulaže u sastav. Ovaj postupak prikladan je za meko i tvrdo lemljenje. 2. Lemljenje pomoću lemila. Vruće, rukom 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 tome otapa i spaja oba dijela. Taj postupak dolazi u obzir samo za meko lemljenje. 3. Lemljenje uronjavanjem. Prije lemljenja moraju se odgovarajućim pastam a ili rastopinam a obraditi mjesta koja m oraju ostati nezalemljena. Dijelovi koji se spajaju urone se tada, u položaju u kojem m oraju biti spojeni lemljenjem, u rastaljeni lem i na taj način se ugriju. Lem tada prodire u mjesta spoja i spaja oba dijela. Taj postupak je prikladan za meko 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. Postupak je prikladan za meko i tvrdo lemljenje.

52


5. Otporno lemljenje. Mjesto koje se spaja ugrije se, slično kao kod elektrootpornog zavarivanja, sabijanjem u kliještima ili na strojevima za elektrootporno lemljenje. Prethodno se ulaže lem. Postupak je prikladan za meko i tvrdo lemljenje. Prema obliku lemljena mjesta razlikuje se: 1. Lemljenje sa zračnošću (rasporom ), kod kojeg površine spajanja imaju malu, po mogućnosti jednako široku zračnost (raspor za lem), koja općenito ne prekoračuje h = 0,25 mm. Lem se kapilarnim djelovanjem usisava u ostav ljenu zračnost između dijelova koji se spajaju (si. 43).

Slika 43. K a p ila rn o djelovanje u spoju pri lem ljenju

2. Lemljenje sa šavom, kod kojeg površine što se spajaju imaju razm ak veći od h = 0,5 mm ili šav oblika V ili X. U posljednjem slučaju nastaju šavovi kao kod zavarivanja, tako da se ponekad govori o zavarivačkom lemljenju. Za meko lemljenje teških kovina (npr. željezni, bakarni, nikaljni materijali) dolaze u obzir olovo-kositreni lemovi (PbSn-lemovi) ili kositar-olovni lemovi (SnPb-lemovi) D IN 1707 (JUS C.E1.041), a lemovi za lake kovine (aluminij i aluminijske slitine) prem a D IN 8512, sastoje se uglavnom od kositra (Sn), cinka (Zn) i kadm ija (Cd). Za tvrdo lemljenje teških kovina dolaze pretežno u obzir srebrni lemovi (Ag-lemovi), bakarni lemovi (Cu-lemovi) i mjedeni lemovi (Ms-lemovi) D IN 8513 (JUS C.D2.306), a za lake metale (aluminij i aluminijske legure) aluminij-silicijski lemovi (AlSi i AlSiSn-lemovi) D IN 8512. Najvažniji lemovi i njihovo područje taljenja navedeni su u tablici 16.

1.3.2. Osnove oblikovanja Proširenja zračnosti raspora na pojedinim mjestima između dijelova koji se spajaju smanjuju kapilarno djelovanje, a suženja škode protoku oksidima obogaćene taline. Naročito su kritična suženja koja se nadovezuju na proširenja zračnosti raspora. Primjere za pogrešnu i pravilnu izradu potrebne zračnosti prikazuje slika 44. Brazde od obrade, koje teku okom ito na tok lemljenja, sprečavaju tečenje ako su dublje od 0,05 do 0,1 h (si. 45 a). Brazde u smjeru tečenja djeluju kao kanali i potpom ažu tečenje, tako da se češće i posebno izrađuju (si. 45 b), ako se npr. traži točan 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 podm etačim a (si. 46). Zakošenjem preklopljenih sastavnih dijelova u spoju ili podm etača na mjestu spajanja lemljenjem blaže se skreće tok sila, a time se povećava čvrstoća. Svrsishodna je duljina prijeklopa / = 3 do 4s.

53

1.3. Lem ljeni spojevi

Tabiica 16. Standardni lemovi i područja njihovih taljenja ( S = tem peratu ra solidusa, L = tem peratura likvidusa)

Kratica

Područje taljenja S '-C I L C

Kratica

Područje taljenja S °C | L °C

Kratica

Područje taljenja S C I L °C

Mekani lemovi za teške kovine DIN 1707'), (JU S C.EI.041) L-PbSn 35 (Sb) L-PbSn 40 (Sb) L-Sn 50 Pb (Sb) L-Sn 60 Pb (Sb) L -P bS n2 L-Sn 50 Pb L-Sn 60 Pb L-Sn 63 Pb L-Sn 70 Pb L-Sn 50 PbCu

305 295 270 270 260 250 235 225 205 255

L -P bS n8 Sb L-PbSn 12 Sb L-PbSn 20 Sb L-PbSn 20 Sb 3 L-PbSn 25 Sb L-PbSn 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

L-SnZn 10 L-SnZn 40

200 200

210 310

L-Ag 12 Cd L-Ag 12 L-Ag 5 L-Ag 15 P L-Ag 5 P L-Ag 2 P L-Ag 67 Cd L-Ag 50 Cd L-Ag 45 Cd L-Ag 40 Cd L-Ag 30 Cd L-Ag 20 Cd

620 800 820 650 650 650 635 620 620 595 600 605

825 830 870 800 810 810 720 640 635 630 690 765

L-AISi 12

575

590

183 183 183 183 320 183 183 183 183 183

245 235 215 190 325 215 190 183 192 215

L-Sn 60 PbCu L-Sn 60 PbCu 2 L-Sn 50 PbAg L-Sn 60 PbAg L-Sn 63 PbAg L-SnAg 5 L-S nS b5 L-PbAg 3 L-SnPbCd 18 L-CdZnAg 2

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 910 825 890 870 835 880 890 710

830 1083 1083 1040 990 900 890 845 890 920 710

Mekani lemovi za teške kovine DIN I7071), (JU S C.E1.041) L-ZnCd 40 L-CdZn 20

265 265

330 270

L-SnPbZn

Tvrdi lemovi za teške kovine DIN 8513, (JU S C.D2.306) L-Ag 83 L-Ag 75 L-Ag 67 L-Ag 64 L-Ag 60 L-Ag 60 Sn L-Ag 44 L-Ag 25 L-Ag 20 L-Ag 85 L-Ag 72 L-Ag 49

780 740 700 690 695 620 675 700 690 960 779 625

830 775 730 720 730 685 735 800 810 970 779 705

L-Ag 27 L-Cu L-SCu L-SnBz 6 L-SnBz 12 L-Ms 60 L-SoMs L-Ms 42 L-Ms 54 L-Ms L-CuP 8

Tvrdi lemovi za aluminijske materijale DIN 8512 L-AlSiSn

520

580

l) Lemovi sa Sb sadrže antim on. Lemovi sa (Sb) sadrže samo malo antimona.

■ i -----------i

Slika 44. O blikovanje ra sp o ra za lem ljenje (a je žica za lem ljenje) a) p o g re šn o ; b) p ravilno

Slika 45. R aspori za lem ljenje u o bliku k a n a la : a) dijelovi spojeni steznim spojem u tri točke; b) dijelovi spojeni naro v ašen im p o v ršin a m a

i---------- r' N I *V

^

NI a) ■— ;— ■

S

Slika 46. Lem ljeni spojevi lim a a) p rije k lo p ; b) kos prijek lo p ; c) zakošen prijek lo p n i sp o j; d) spoj s vezicom ; e) spoj sa zašiljenom vezicom ; f ) spoj sa dvije vezice

t) la L _------ \

\ J)_ __

Slika 47. L em ljeni cijevni spojevi a) sto žast čeoni s p o j; b) spoj k o lč a k o m ; c) prijek lo p n i spoj

2. Cijevi. Čeone spojeve (si. 47 a) dajbolje je tvrdo lemiti. Stožasta izrada krajeva povećava površinu lemljenja. Cijevi debljine stijenke ispod 2 mm i cijevi koje treba meko lemiti, spajaju se kolčakom (si. 47 b), ili se na jednom kraju prošire (si. 47 c). 3. Okruglesipke. Čeono lemljenje krajeva okruglih šipki (si. 48 a) ne preporučuje se. Bolje je da se krajevi šipke ulože u provrt, koji ostavlja zračnost za ulaz

a)

Slika 48. Prilem ljene i ulem ljene šipke nalem ljeno čelo šipke; b) lem ljen o b o d šipke; c) lem ljen o b o d ruk av ca; d) ulem ljeno u k ru tu g lavinu; e) i j ) ulem ljeno u elastične glavine

55

1.3. L em ljeni spojevi

lema (si. 48 b i c). Slike 48 e i f prikazuju kako vanjem glavine tok sila može blago skretati. spojene lemljenjem s dijelovima od lima; spojevi lemljenja) su naročito kruti i čvrsti. 4. Spremnici. Za lemljenje posuda vrijedi sve što je dna posude lemljenjem prikazuje slika 50.

se odgovarajućim obliko Slika 49 prikazuje šipke sa po dva uporišta (mjesta rečeno za limove. Spajanje

Slika 49. D v o stru k o uležištenje o kruglih šipki a) u polu g u savijenu n alik n a slovo U ; b) u sto žast tuljac

Vzzzzzzz.m m

&ZZZZZ.

Slika 50. Lem ljenjem spojena d n a posu d a

1.3.3. Čvrstoća

Za proračune čvrstoće ima samo malo polaznih točaka. Općenito se mjestu spajanja (lemljeno mjesto) daje jednaka računska vrijednost čvrstoće kakvu imaju i dijelovi koji se spajaju, tako da bi djelovanjem jednake sile lom teoretski m orao nastati na oba mjesta. Lemljeni se spojevi svrsishodno oblikuju, tako da su opterećeni smično. Za spojeve prema si. 46 m ora biti: S’

~ ^ ' ^ML

(23)

S u mm2 presjek sastavnih dijelova u spoju izložen vlačnom n aprezanju,
Čvrstoća (
56


Dinamička izdržljivost lemljenih spojeva dostiže oko 80% dinamičke izdržljivosti dijelova u spoju, a kod zračnosti preko 0,2 mm samo oko 60%. K od meko lemljenih spojeva dinamička izdržljivost vrlo brzo pada i stoga ih ne treba izlagati dinamičkom naprezanju većem od x = F/A = 2 do 3 N /m m 2. Lemljene posude treba računati istim jednadžbam a kao i zavarene (vidi 1.1.3.). Propisi Zajednice proizvođača tlačnih posuda (AD-propisi) određuju: Sigurnost na vlak S = 4 uz atest za m aterijal, S = 4 ,5 uz tvornički atest. Koeficijent slabljenja m ehaničkih svojstava lem ljenog spoja u o d n o su n a o snovni m aterijal iznosi v — d o 0,7 kao n o rm aln a v rijednost tv rd o lem ljenih p rijeklopnih šavova. N ajveća d o p u šte n a debljina stijenke p ri tom e je s = 5 m m . N adalje v = do 0,9 k o d p rijeklopnih tv rd o lem ljenih šavova, a k o širina p rijeklopa iznosi n ajm an je še ste ro stru k u d ebljinu stijenke. N ajviša d o p u šte n a debljina stijenke pri tom e je s = 8 m m . Z atim v = d o 0,8 k o d m eko lem ljenih spojeva s b a k arn im podm etačem , a k o širina p o d m eta ča n a obje stra n e sastav a iznosi n ajm anje d v a n a jsto ro stru k u debljinu stijenke. N ajveća d o p u šte n a d ebljina stijenke je p ri tom e s = 4 m m , najveći d o p u šte n i p ogonski pretlak p = 2 b a r = 0,2 M P a. P rijek lo p n o m eko lem ljeni o krugli šavovi m ogu se izvesti n a b a k ren o m lim u uz najm anje d e se to ro stru k u širin u p rijek lo p a d o debljine stijenke s = 6 m m i d o u m n o šk a D, ■/>=250 N /m m . P rijek lo p n o m eko lem ljeni uzdužni šavovi nisu dopušteni. D eb ljin a stijenke tv rd o lem ljenih tlačnih p o su d a, uz iznim ku o n ih od čistog alum inija ili sličnih m ek an ih alum inijskih legura, ne sm ije biti m anja o d s = 2 m m . N a jm a n ja d ebljina stijenke tlačnih p o su d a o d spom enutih alum inijskih m ate rijala je s = 3 mm.

1.4. Lijepljeni spojevi 1.4.1. Ljepila, svojstva, postupci

Pod lijepljenjem podrazumijeva se m eđusobno spajanje dijelova prianjanjem pom oću ljepila (vidi, D IN 16921, Ljepila, prerada ljepila). Treba upozoriti da ljepilima za plastične mase smatram o ona koja lijepe umjetne materijale, a pod ljepilima od plastičnih masa takva koja su izrađena od umjetnih materijala, pa mogu da lijepe npr. i metale. To su onda ljepila za metale. Lijepljeni spojevi imaju, između ostalog, prednost da im je potrebno malo prostora i laki su, da se naprezanja na spoju jednolično raspoređuju, da su spojevi nepropusni, otporni na koroziju i ne mijenjaju svojstva m aterijala koji se lijepe. Kao nedostatak treba navesti m anju čvrstoću nasuprot drugim načinima spajanja (zavarivanje, lemljenje, zakivanje). Lijepe se npr. ojačanja na limenim stijenama, spone avionskih krila i krila ventilatora, okviri m opeda, limene posude 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 međusobna lijepljenja sastavnih dijelova (spajanih dijelova). Ljepila vežu dijelove u spoju ljepilom koje se nalazi između površina nalijeganja. Ona se obično dijele u tri grupe: 1. Prionljiva ljepila koja imaju malu koheziju i visoku adheziju, a spojeni dijelovi se bez oštećenja mogu opet odvojiti, kao npr, naljepna folija Tesafilm (proizvod tvornice Beiersdorf AG, Hamburg).

1.4. Lijepljeni spojevi

57

2. Kontaktna ljepila sa srednje visokom kohezijom i visokom adhezijom, a spojeni dijelovi se uglavnom ne mogu odvojiti bez oštećenja, primjerice Pattex kao viskozna otopina, (proizvod tvornice Henkel u. Cie, Düsseldorf). 3. Čvrsta ljepila s visokom kohezijom i vrlo visokom adhezijom, koja se nakon vezivanja pretvaraju u čvrstu tvar i stvaraju nerastavljiv spoj. Za gradnju strojeva i uređaja pretežno je važno lijepljenje čvrstim ljepilom, tako 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 kao folije). Otvrdnjavaju u hladnom stanju, na sobnoj tem peraturi (hladni otvrđivači ili hladna ljepila) ili na 80 do 200 °C (topli otvrđivači ili topla ljepila). M noga su ljepila ujedno hladna i topla, pa se mogu po izboru hladno ili toplo otvrdnjavati. U danom slučaju m ora se, prema vrsti ljepila, vezivanje (otvrdnjavanje) vršiti pomoću pritiska na mjesto spoja. Nadalje treba razlikovati jednokomponentna i dvokomponentna ljepila. Kod dvokom ponentnog ljepila m ora se prvoj kom ponenti prije prerade dodati otvrđivač (druga komponenta), koji dovodi do otvrdnjavanja i određuje vrijeme otvrdnjavanja. Jednokom ponentno ljepilo otvrdnjava bez dodavanja otvrđivača. Za otvrdnjavanje toplih ljepila, nasuprot hladnim ljepilima, potrebno je mnogo veće investiciono ulaganje (sušionici, ploče s grijačima, naprave). Nije doduše još moguće odreći se toplih ljepila, jer ona postizavaju znatno veću čvrstoću spoja nego hladna ljepila. Suprotno čvrstim ljepilima, koja su otopine m akrom olekularnih tvari (kao što su ljepila pod komercijalnim nazivima Uhu-Alleskleber, Uhu-coll i Uhu-hart, proizvodi tvornice U hu — W erk H. u. M. Fischer, Bühl/Baden) ostala čvrsta ljepila otvrdnjavaju jednim ireverzibilnim (nepovratnim) procesom omrežavanja. To znači da se u toku reakcije stvaraju mnogočlane m akrom olekule i određuje njihov prostorni međusobni razmještaj. Čvrsta ljepila s procesom omrežavanja nalaze se na tržištu pod različitim trgovačkim imenima: Bostik (Boston Blackin, Oberursel/Taunus), Redux, Araldit (Ciba AG, W ehr/Baden), Agomet (Atlas-Ago, Wolfgang bei Hanau), Uhu-plus Uhu-W erk H. u. M. Fischer, Bühl/Baden), Metalion (Henkel u. Cie, Düsseldorf), Lipatol (Sichel-Werke, Hannover-Linden), Desmodur, Desmocoll (Bayer AG, Leverkusen). O d izvanrednog značenja za izdržljivost lijepljenog spoja je stanje površine koja se lijepi. Adhezione sile samo su onda djelotvorne ako je površina prianjanja čista, ohrapavijena i odm aštena. Hrapavljenje povećava površinu prianjanja stvaranjem udubljenja i uzvišenja. Površine m etala ohrapavljuju se finim četkanjem, brušenjem šmirkom ili pjeskarenjem, a čiste se i odmašćuju trikloretilenom, perkloretilenom ili ugljičnim tetrakloridom (izložene djelovanju pare ili uronjene u paru), te acetonom ili lužinama (uronjeno). Površine obrađivane silikonskim pastam a ili sredstvima više se ne mogu lijepiti! Sloj ljepila treba da bude što tanji, teoretski trebao bi biti jednak debljini molekula, je* su adhezione sile u većini slučajeva veće od kohezionih sila. Čvrstoća spoja opada stoga s porastom debljine sloja ljepila. K od čvrstih

58


ljepila s omrežavanjem mijenja se struktura ljepila za vrijeme otvrdnjavanja, i zbog skupljanja koje pri tom 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 otporna su, općenito uzevši, prema vodi, otopinam a i lužinama, benzinu, benzolu, alkoholu, eteru i si.

1.4.2. Osnove oblikovanja

Općenito uzevši i ovdje vrijede iste smjernice oblikovanja kao i za lemljene spojeve prema slikama 46 do 48. Budući da su vlačna i smična čvrstoća lijepljenog sloja bitno ispod one kod metala, potrebna je razmjerno velika površina lijepljenja. Najpovoljnijom duljinom lijepljenja pokazala se duljina / = 20 do 25 s (si. 51). Prim jer na slici 52a pokazuje uobičajenu izvedbu kućišta zračnog kom presora livenu u kokili, a slika 52 b pokazuje jeftiniju izvedbu u tlačnom livu s ulijepljenim dnom. N a slici 53 prikazano je nastajanje lijepljenog nosača avionskog krila. ±

T Slika 51. L ijepljeni p rijeklopni spoj lim ova (A je p o v ršin a ra sp o ra, 1 d u ljin a rasp o ra)

Slika 52. K ućište koljen často g vratila a) o d k o k iln o g lijeva; ti) o d tla č n o g lijeva s ulijepljenim d n o m

Slika 53. Lijepljenje a vionskih no sača a) prije lijepljenja (a je ukrućenje vertikalnih nosača, b pojasne ploče, c vertikalni nosač, d lijepljene p o v ršin e ); ti) n a k o n lijepljenja (a je lijepljeno s ljepilom R edux, b n a k o n 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 pada čvrstoća na oko 60%. Čvrstoća se smanjuje tokom vremena i zbog starenja ljepila, a zaustavlja se negdje kod 70 do 80% početne čvrstoće. Lijepljene spojeve treba oblikovati tako da su po mogućnosti izloženi smičnom naprezanju. Za primjer prem a si. 51 je s m ič n o n a p r e z a n je

F /l

t = —

(24)

u N /m m 2 sm ično nap rezan je u sloju ljepila, F u N sm ična sila, A u mm2 p o v ršin a lijepljena sloja.

t

K ao d o p u š te n o n a p r e z a n je uzima se oko 0,3 do 0,5-terostruka lomna čvrstoća lijepljenog spoja. U tablici 17 navedeni su orijentacioni podaci o smičnim i vlačnim čvrstoćama lijepljena spoja, na pogonskim tem peraturam a 0 do 60 °C. N a višim pogonskim tem peraturam a pada čvrstoća spoja, i to kod hladnih ljepila u većoj mjeri nego kod toplih. N a tem peraturi od najviše 300 °C iscrpljena je čvrstoća ljepila prikladnih za metale. Slika 54 pokazuje ovisnost smične čvrstoće nekih ljepila o pogonskoj tem peraturi. Proračune lijepljenih spojeva treba ocijeniti samo kao čisto približavanje, budući da se vrijednosti čvrstoća jako rasipaju. Preporučljivo je da se za konkretne slučajeve obave odgovarajući pokusi. N/mm1

Slika 54. Č vrstoća n a sm ik raznih ljepila s procesom o m režav an ja u zavisnosti o d pogonske te m p e ra tu re a je A raldit I, b R edux 775, c A raldit 123B, d A gom et E, e A gom et R

60


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

Čvrstoća na smik

tk

(m im o opterećenje)

Čvrstoća na smik r 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

40

70

Čvrstoća na vlak trK (m im o opterećenje) d a približno područje,

b gruba procjena za jednorezne spojeve,

c gruba procjena za dvorezne spojeve, d gruba procjena.

Lijepljeni spojevi naročito su osjetljivi na Ijuštenje, pa se takva naprezanja (si. 55) m oraju izbjegavati.

Slika 55. L juštenje 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 rupam a. Samo se još ponekad uzima zakovični spoj, koji inače vrijedi kao bezuvjetno siguran naročito u gradnji s lakim metalima. Sirova zakovica (si. 56) sastoji se od struka i sabijanjem oblikovane osnovne glave. Prednost se daje poluokrugloj glavi, dok ostali oblici glava dolaze u obzir samo za posebne slučajeve. U gradnji čeličnih konstrukcija se kao materijal za zakovice upotrebljava U St 36-1 (Č. 0245) kod zakivanih dijelova visoke

a)

b)

c)

d)

Slika 56. U o b ičajen i oblici čeličnih zakovica a) p o lu o k ru g la zakovica D IN 123 (sta n d ard povučen iz u potrebe) i D IN 124 (JU S M.B3.021 i 023) za g radnju k o tlo v a i čeličnih k o n stru k c ija ; b) u p u šte n a zakovica D IN 302 (JU S M .B3.012 i 022) za g ra d n ju k o tlo v a i čelič nih k o n stru k c ija ; c) p o lu o k ru g la zakovica D IN 660 (JU S M.B3.011 i 021) za stro jo g ra d n ju ; d) u p u šten a zakovica D IN 661 (JU S M .B3.012 i 022) za stro jo g rad n ju

1.5. Z a ko vičn i spojevi

61

čvrstoće i R St 44-2 (Č. 0445). Zakovice i dijelovi koji se zakivaju moraju biti od istog osnovnog materijala, jer pri razlici u m aterijalu postoji opasnost labavljenja i korozije. Za zakovice od obojenih m etala dolaze u obzir Cu, Ms, Al, AlCuM g i AlMg5. Čelične zakovice do d=% mm i sve neželjezne zakovice zakivaju se hladno, a čelične deblje od 10 mm toplo. To znači da se zakivaju nakon ugrijavanja na svjetlocrven žar od okruglo 1000 °C. Osnovna glava zakovice podupire 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 ono sabija zakovicu po čitavoj duljini i ispunjava provrt bolje nego pri zakivanju čekićem.

Toplo zakovane zakovice stežu (skupljaju) se, smanjuju u prom jeru i duljini i tlače sastavljene dijelove čvrsto jedan na drugi, tako da stvaraju čvrst spoj. Stezanje zakovica izaziva u struku vlačna naprezanja. Budući da je naprezanje zbog skupljanja proporcionalno duljini zakovice, stezna duljina treba da bude Es iS 4d (si. 58). Za stvaranje besprijekorne završne glave duljina sirove zakovice l mora za određenu vrijednost biti veća od stezne duljine Es. O tome daju podatke odgovarajući standardi o zakovicama. Provrti za zakovice buše se ili se probijaju. Probijani se dodatno buše ili razvrtavaju, budući da stvaranje vrlo finih prskotina kod probijanja može dovesti do loma. U gradnji čeličnih konstrukcija zabranjeno je probijanje rupa. Rubovi rupe m oraju se upustiti (si. 58) da bi se dobio dobar prijelaz između struka i glave. Razorimo li nasilno zakovični spoj (si. 59) dijelovi spoja razrezat će svornjak zakovice, ukoliko prije ne dođe do loma u dijelovima spoja. Prema broju dobivenih rezova govorimo o jednoreznom i višereznom, općenito m-reznom, zakovičnom spoju.

Slika 59. N asilno zavaren zakovični spoj: a) jed n o re z n i; b) dvorezni

62


U proračunim a čvrstoće pretpostavlja se da sve zakovice sudjeluju jednako na prijenosu sile. Sudjelovanje zakovice u prenošenju sile možemo zamisliti kao da je oko svake zakovice ovijena traka, pa na svaku zakovicu djeluje otpadajući dio sile f = F jl n (« = broj zakovica). Sa slike 60 proizlazi da presjek spoja 1— 1 m ora preuzeti punu vlačnu silu F = 8 f, presjek 2 —2 samo 6/, a presjek 3 —3 samo 2 f Dijelovi spoja prvog reda zakovica izloženi su, prema 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. Zato se najčešće ne stavlja više od tri do četiri reda zakovica (dopušteno je pet do šest).

'

4 \

\

< >

__ / /

F

Slika 60. O d n o si 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 DIN 1050 (JUS C.B0.500), odn. 15018 (JUS M .D l.050): 1. Valja upotrebljavati poluokrugle zakovice D IN 124 (JUS M.B3.021), odnosno D IN 660 (JUS M.B3.011) tablice 18 i 22), zakovice s upuštenom glavom D IN 302 (JUS M.B3.022), odnosno D IN 661 (JUS M.B3.012) samo u iznimnim slučajevima. 2. Treba se pridržavati propisa o razmaku provrta za zakovice od ruba, i njihove m eđusobne udaljenosti prema D IN 1050 (JUS C.B0.500) i 15018 (JUS M .D l.020 do 050), navedenim u tablici 19. Kod razm aka ovisnih isto dobno o provrtu d { i o debljini profila i, mjerodavan je manji razmak. Ako kod više od dva reda provrta za zakovice vanjskih redova, s obzirom na razmake provrta, odgovaraju vrijednosti iz tablice 19, onda je za unutarnje redove dopušten dvostruk razmak.

63

1.5. Z a k o v ič n i spojevi

Tablica 18. Dimenzije poluokruglih zakovica u mm za čelične konstrukcije prem a D IN 124, (JUS M.B3.021) (A l presjek zakovane zakovice u mm2)

U 4 promjer zakovane zakovice

Ai 10

11

12

13 15 17 19

14

16 18

20

21

16 19

22 25 28 32

6.5 7.5 9 10

11,5 13

0,5 9,5 U 13 14.5 16.5

0,6 0,6 0,8

0,8

1

95 133 177 227 283 346

Ai 22 24 27 30 33 36

23 25 28 31 34 37

36 40 43 48 53 59

14 16 17 19 21

23

18.5 20.5

1

24.5 27 30

1,6 1,6

22

1,2

1,2

2

415 491 616 755 908 1075

Tablica 19. Razmaci od ruba i među zakovicama Razmaci provrta

Razmaci od ruba

Najmanji od ruba

Najveći razmak od ruba

u smjeru sile okom ito na smjer sile

u oba sm jera1)

24

N ajmanji razmak provrta

općenito

Najveći razmak provrta

Zakovice koje prenose silu također i za opterećene limene obloge; spojne zakovice u tlačnim profilima i limenim ukrućenjima2)

1,54

3 4 ili 6/ 4 4 ili 8?

Spojne zakovice u vlačnim šipkama2)

34

8 4 ili 15r 6 4 ili 12r

124 ili 25i

Kod Šipkastih i profiliranih čelika može se na ukrućenom rubu u visokogradnji uzeti 9/ umjesto 6r, a u gradnji dizalica lOr umjesto 8/ w

i St i St S8t SlOt *) Gornje vrijednosti za visokogradnju, donje za gradnju dizalica. 2) Ovi razmaci provrta mjerodavni su i kod zakovica pojaseva limenih nosača izvan čvorova i kod manje opterećenih zakovica za prijenos sile.

3. Svaki profil treba pričvrstiti s n a jm a n je d v ije z a k o v ic e , izuzev lakših rešet kastih konstrukcija, ograda i dijelove čeličnih konstrukcija (tako je primjerice dio presjeka prem 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 jednom redu. 4. Ako je pri velikim silama u štapu u smjeru sile potrebno više od četiri do pet zakovica jedne iza druge, onda se d o d a ju p r ik lju č n i p r o fili (si. 61). Njih na jedan krak treba priključiti s pripadajućom silom, a na drugi krak sa 50 % dodatka. 5. N a istom čvoru treba po mogućnosti predvidjeti jednake promjere zakovica. 6 . Prem a iskustvu č v o r n i lim o v i dobivaju srednju debljinu priključnih krakova profila, ali ne ispod 4 mm. Naprezanja ne smiju nigdje prijeći dopuštenu 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 dodatni savojni momenti m oraju se pokrivati i središnjice zakovica ili težišnice priključaka zakovica s težišnicama štapova. K od pojedinih kutnih profila, kao na si. 62, to nije moguće. Proračun savojnog naprezanja ne m ora se obaviti ako naprezanje uzdužnom silom ne prekoračuje 0 , 8 a dop. Namjerno ekscentrično (izvan središta) smještene vlačne profile treba prora čunati na uzdužnu silu F i savojni m oment F ■l. —

ef hp

eć ^

rh /

c i

priključni profil

S lika 61. P rik lju č a k profila (k rak a priključen je p rip ad n o m silom , a k ra k b sa 50% d o d atk a) a) n e p ogodno, b) bolje s d o d a tn im k u tn im profilom

Sđ i

8.

Slika 62. T ežišnica i središnjica k u tn o g p rofila a je težišnica p rofila, n središnjica zakovica, S 0 težište presjeka

Stezna duljina zakovičnih spojeva (vidi si. 58) m ora biti Z siš ^ ^ ^ t -

U tablici 20 navedene su mjere za c i w i najviši dopušteni promjer zakovice d 1 za različite profile. K ao orijentacija za izbor prom jera zakovice vrijedi d ^ \ J 50 mm • t —2 mm. Pri tome je t najm anja debljina lima, odnosno kraka 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 samo trenjem. Stoga se pri proračunu zanemaruje trenje i računa odrezno naprezanje svornjaka prema si. 63.

65


Naprezanje na odrez t a u N /m m 2 F u N n m A 1 u mm2

x=

—-----------------------n -m -A i

'

naprezanje n a o drez presjeka zakovice, vlačna ili tlačna sila štapa, broj zakovica n a jed n o m priključku, broj rezova spoja, presjek zakovane zakovice (tablica 18).

Slika 63. N a p rez a n je n a odrez zakovica u g ra d n ji čeličnih k o n stru k cija a) zam išljeno djelovanje o d re za ; b) srednje naprezanje n a o drez

S lika 64. N a p rezan je b o k o v a zakovice u g ra d n ji čeličnih k o n stru k cija a) djelovanje p ritisk a n a bokove; b) rasp o d jela pritiska n a bok provrta; c) rasp o d jela p ritisk a n a stru k u

Sila F štapa pritiskuje struk zakovice na bokove provrta, stvarajući tako pritisak koji se raspoređuje proporcionalno deformaciji provrta (si. 64b). Prevelik pritisak znatno proširuje provrt i gnječeći istiskuje rubove prema gore. U istoj mjeri djeluje i pritisak na struk zakovice (si. 64 c). Pritisak na bokove provrta ne smije zbog toga prekoračiti određenu dopuštenu mjeru. Praktički računam o sa srednjim naprezanjem bokova provrta oj (površina izlo žena pritisku zamišljena je kao projekcija d t • t), što i nazivamo pritisak na bokove provrta. Naprezanje bokova provrta

oj =

(26)

n- d x - t

ct, u N /m m 2 n a p rez an ja b o k o v a p ro v rta, d 1 u mm p ro m je r p ro v rta zakovice, t u mm m jero d av n a d ebljina lim a, krakova, F, n vidi legendu uz je d n a d žb u (25).

Dopuštena naprezanja zakovica za čelične konstrukcije prem a tablici 21 (opterećenja H i H Z 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

=V

(27),

tlačno naprezanje


66

a u N /m m 2 vlačno ili tlačno naprezanje u presjeku pojedinih sastavnih dijelova konstrukcije, F u N vlačna ili tla č n a sila, Sn u m m 2 korisni presjek sastavnog dijela, S u mm2 pun presjek sastavnog dijela.

Tablica 20. Mjere c, vr i najveći dopušteni prom jer provrta dx u mm prem a DIN 997 do 999 za standardne profile

«

67

1.5. Z a ko vičn i spojevi Tablica 21. Dopuštena naprezanja u N mm ’ za zakovice čeličnih konstrukcija

St 33

(C. 000)

Naprezanje

H

HZ

M aterijal2) St 37 St 46 (Č. 0360) (C. 0480)

H

Opterećenje HZ I H

HZ

St 52 (Č. 0561)

Materijal zakovice

H

HZ

210

240

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

420

480

USt 36-1, C. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

72

81

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, C. 0445

Visokogradnja DIN 1050 (JU S C.B0.500) 140

Odrez

220

Naprezanje bokova provrta

48

V lak')

160

250

54

140

280

48

160

320

54

Gradnja dizalica DIN 15018 (JU S M . D l.020 do 050) Jednorezan odrez

Višerezan odrez

Jednorezno naprezanje bokova provrta

Ta

Ta

112

252

112

280

ov

30

147

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, C. 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. C. 0445

128

288

<*!

Višerezno naprezanje bokova provrta V lak1)

98

320

30

') A ko se računsko vlačno naprezanje ne može konstruktivno izbjeći. St 33, (Č. 0000) uzet je za St 33-1 i St 33-2, St 37 (C. 0361) za St 37-1 (Č. 0361) do St 37-3, (Č. 0362), St 46 (C. 0480) za St 46-2 (Ć. 0481) i St 46-3 (C. 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, prema D IN 4114 (JUS M .D l.050) omega postupkom na izvijanje. Slika 6 6 pokazuje sastav presjeka zakovanog limenog nosača, a slika 67 izvedbu jednog čvorišta. Razmake rupa e vidi u tablici 19, str. 63.

I. Nerastavljivi spojevi

68

Slika 67. Č vorište k ra n sk o g n o sača u kojem se težišnice šta p o v a pok riv aju sa središnjicam a rešetkaste konstrukcije

Sile zakovice u priključku (si. 6 8 ) opterećenom savojnim momentom raspo djeljuje se približno kao što se raspodjeljuje savojno naprezanje po presjeku. Stoga je ■e 1+ F 1 - e2+ . . . Fmax ■emax. O datle slijedi da je najveća sila koja opterećuje uvijek krajnji red zakovica: 'M F max u N

le 2

(29)

najveća sila koja opterećuje k rajn ji red zakovica zbog savojnog m o m e n ta M , M u N m m m o m en t savijanja u težištu S0 g rupe zakovica, e u mm sim etrična u daljenost g ru p a zakovica o d težišta, ema* u m m najveći razm ak zakovica u grupi.

69


N a jednu zakovicu krajnjeg reda otpada prem a tome dio F{=FmaJ n a, ako je na broj zakovica u tome redu. Ako je, m eđutim F 3 > FmaJ 2 = Fmax/na kao na si. 6 8 , onda treba računati sa F{ = F3. Svaka grupa zakovica m ora, osim toga, preuzeti i djelovanje poprečne sile, tako da je svaka zakovica napregnuta udjelom : Fq = F/n Fq u N F u N n

(30)

sila po zakovici zbog p oprečne sile F, o d g o v a raju ća p o p rečn a sila, broj zakovica u grupi,

Sile Ff i Fq daju rezultirajuću silu zakovice Fn. O na je za priključak' 1:

Fn —Ff + Fq

(31)

priključak 2:

Fn = -JF f + F 2q

(32)

Sa Fn treba računati na odrez i naprezanje bokova provrta [jednadžbe (25) i (26) ispuštajući n]. O pasni presjeci u sastavnim dijelovima konstrukcije i čvornom limu (uvijek presjeci prvog reda zakovica gledano iz M) m oraju se, osim toga, još naknadno proračunati na savojno naprezanje (oslabljenje zbog provrta za zakovice uvažiti!). Dopuštena 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 potpuno ispunjavaju rupe (nema zračnosti zbog skupljanja!). Zavarivanje utječe nepovoljno na svojstva lakih metala, tako da su zakovani spojevi unatoč visokim zareznim djelovanjima trajniji od zavarenih spojeva. Zakovane konstrukcije lakih m etala upotrebljavaju se pretežno u gradnji vozila, brodova, aviona, dizalica, mostova i u visokogradnji. Prednosti zakovanih konstrukcija od lakih m etala pred čeličnim konstruk cijama su m ala težina, približno jednaka čvrstoća i postojanost protiv korozije, a nedostaci su visoka cijena i niži modul elastičnosti (£% 70000 N /m m 2). Ekonom ična izrada ekstruzijom omogućuje upotrebu posebnih, polušupljih i šupljih profila (si. 69). Vidi k tome D IN 1748 (JUS C.C3.220) (Ekstrudirani profili od aluminija) i D IN 9711 (Ekstrudirani profili od magnezija).

S lika 69. P rim jeri ekstruzijom dobivenih profila od lakih m etala

Budući da se hladne zakovice ne skupljaju kao tople, m oraju glave zakovica onemogućavati samo aksijalno pomicanje struka. Dovoljne su stoga male završne glave (si. 70). Prednost imaju poluokrugle zakovice D IN 660

70


(JUS M.B3.011) zatim upuštene zakovice D IN 661 (JUS M.B3.012) (tablica 24, str. 74), te lećaste zakovice D IN 662 (JUS M.B3.013) i plosnato-okrugle zakovice D IN 674 (JUS M.B3.014). a.)

b)

c)

i)

strma gatove glove

Slika 70. R a zn i oblici završne glave pri z ak iv an ju zakovica o d lakih m etala (gotova glava p rik a z a n a je k a o lećasta glava zakovice) a) lo n časta glava; b) sto ž asta glava; c) p lo sn a ta glava; d) p o lu o k ru g la glava

Slika 71. P ro v la čn a zakovica

a) p lo sn a to -o k ru g la z akovica; b) upuštena zakovica; c) zakovica prip rem ljen a za p ro v lačenje; d) provlačenje trn a ; e) zakovica zatvo re n a zatikom

Slika 72. Šuplja zakovica koja se zakiva izn u tra p o m o ću trn a (Gebr. Titgem eyer, O snabriick) a) s o kruglom g lav o m ; b) s u p u šte n o m glav o m ; c) s p lo sn a to -o k ru g lo m g lav o m ; d) s p lo sn ato m g lav o m ; e) u m e tn u ta z a k o v ic a ;/) uvlačenje tr n a ; g) zatv o ren a zakovica

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

71


Za dimenzioniranje zakovanih spojeva od lakih m etala (si. 74) poslužit će ove orijentacione vrijednosti: d = 1,5 do 2s (s = najm anja debljina lima na priključku). Razmak provrta u smjeru sile e x ^ 2 ,5 d t , razm ak od ruba e 2 = e 3 ^ 2 d i.

t f t a)

t>)

c)

Slika 73. Slijepa zakovica (K erb-K onus-G esellschaft, S chnaittenbach/O berpfalz) a( p o lu o k ru g la , b) up u šten a, c) p lo sn a to -o k ru g la, d) zatv ara n je (širenje zakovice)

Tablica 22. Aluminijske legure za zakovice prema D IN 4113 (JUS C .C 4.160) M aterijal zakovice

Stanje isporuke

Zakovice se mogu hladno zakivati

M aterijal dijelova koje se spaja

D IN A lCuM g 1 F 40 (JUS AlCu 5 MgSi)

hladno otvrdnjavano

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

D IN AlCuM g sa D IN AlCuMg

D IN A lCuM g 0,5 F 28 (JUS AlCu 2 Mg)

hladno otvrdnjavano

u stanju dobave

D IN AlCuM g sa DIN AlCuMg

DIN 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 IN AlMgSi sa AJMgSi i DIN AlMgSi sa AlMg 3 odn. AIMgMn

D IN AlM g 3 F 23 (JUS AlMg 3)

polutvrdo vučeno

u stanju isporuke

D IN AlM g 3 sa AlM g 3 odn. D IN AIMgMn


72 Tablica 23. D opuštena naprezanja u N /m m 2 prema D IN 4113 za zakivanja lakih metala

DIN A lCuM g 1

D IN A lCuM g 2

M ateri al sastavnih ele menata DIN DIN DIN AlMgSi 1 AlMgSi 1 AlCuM g 2

JUSAlCu4MgSi (osim profila F 44)

Naprezanje

F 23 F 18 D IN AlM gMn DIN AlMgMn F 23 F 18

F 32

F 28

F 44 profil

H

HZ

H

HZ

H

HZ

Opte ećenje H HZ

D IN i JUS AlMg 3

D IN i JUS AlMg 3

H

HZ

H

HZ

H

HZ

Vlak, tlak

a

150

170

160

180

190

215

100

115

150

170

47

53

82

94

Smik

t

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 IN AlCuM g 1 F 40 JUS AlCu 4 MgSi

Naprezanje

M aterijal zakovice D IN AlMgSi 1 D IN AlCuM g 0,5 F 23 F 28 JU S AISi 1 Mg JUS AlCuMg

H

HZ

H

Opter ećenje H HZ

HZ

DIN i JUS AlMg 3 F 23

i

HZ

H

Odrez

ta

105

120

84

95

64

73

64

Naprezanje bokova provrta

264

300

208

236

160

182

160

73

J

182

Za proračun i izvedbu zakovanih aluminijskih dijelova u visokogradnji i gradnji dizalica mjerodavan je D IN 4113 (JUS C.C4.160). 1. Za zakovice od aluminija valja upotrijebiti materijale navedene u tablici 22, primjerene dijelovima koji se spajaju. Treba nastojati da se međusobno spajaju samo dijelovi od jednaka materijala. 2. Ako je konstruktivno ili proizvodno-tehnički opravdano, smiju se ugraditi hladno ili toplo zakovane čelične zakovice (ali treba uzeti u obzir nužnu zaštitu od korozije!). Preporučuje se podlaganje kadminiziranih čeličnih ploča pod glave zakovica zbog povećanja tlačne površine u dijelovima od la kog metala. 3. Naprezanja koja se javljaju treba proračunati prem a D IN 1050 (JUS C.B0.500) i D IN 15018 (JUS M.D1.020 do 050) [jednadžbe (25) do (32)]. Dopuštena naprezanja prem a tablici 23. O d dva označena naprezanja bokova provrta m jerodavna je uvijek m anja 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 = 1 0 mm [zakovice s poluokruglim glavama DIN. 660 (JUS M.B3.011), zakovice s upuštenim glavama D IN 661 (JUS M.B3.012), prema tablici 24, str. 74], K ao 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 jako krhkih m aterijala ne mogu se spajati sa zakovicama s poluokrtiglim ili upuštenim glavama zbog potrebe velikih sila pri oblikovanju završne glave. Za njih su prikladne zakovice u oblicima prema D IN 7338 (JUS M.B3.040) (si. 77a) i cjevaste zakovice D IN 7340, (si. 77b). Za zakivanje dijelova od vrlo osjetljivih m aterijala kao što su m ekana guma, prešani plastični materijali, tvrdi papir i si. m oraju se ispod glava zakovica podm etnuti metalne pločice zbog povećanja površinskog pritiska (si. 78). Šuplje zakovice D IN 7339 (kao oblik C, si. 77) imaju deblje stijenke nego cijevne zakovice. One služe prvenstveno za učvršćenje obloge na kočnicama i spojkama.

t= Slika 76. Č elna z ak iv an ja n a okruglim šipkam a Slika 75. Z ak o v a n i prsteni elek tro m ag n etsk e spojke: a) g o to v a glava; b) završna glava

Slika 77. P una, p o lu šu p lja i cijevna zakovica za m anje sile p ri o b likovanju završne glave a) prem a D IN 7338; b) p rem a D IN 7340

Slika 78. Cijevnim zakovicam a pričvršćeni dio od plastičnog m aterijala (a je m eta ln a ploča)

74


Daljnji spojni elementi su tzv. zatici za zakivanje D IN 7341 (JUS M.C2.201), koji omogućuju zakivanje dviju plosnatih ili upuštenih glava (si. 79). U strojogradnji upotrebljuju se i slijepe zakovice (vidi si. 71 do 73) od čelika ili drugih metala. Proračun zakovičnih spojeva vrši se kao kod čeličnih konstrukcija na odrez i naprezanje bokova 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 B

o blik A

bi

Slika 79. Z atici za zakivanje D IN 7341 (oblik A za veće sile p ri ob lik o v an ju završne glave; oblik B za m anje sile pri ob lik o v an ju završne glave) a) prije zakivanja; b) n a k o n zakivanja

Tablica 24. Izmjere poluokruglih zakovica u mm DIN 660 (JUS M.B3.011 i 021) i zakovica supuštenom glavom D IN 661 (JUSM .B3.012 i 022) (A, je presjek zakovane zakovice)

l ) Veličine u zagradam a po mogućnosti izbjegavati

75

1.6. S te zn i spojevi Tablica 25. Orijentacione vrijednosti za dopuštena naprezanja (u N/mm2) zakovanih spojeva u strojarstvu Sastavni elementi

Naprezanje

34

37

St ili GS ) Č ili CL 42

50

60

10

20

30

40

120 85 70

140 100 85

160 120 95

180 140 110

220 170 130

35 25 20

65 40 35

100 75 50

135 100 70

Opterećenje

GG SL

Vlak, tlak

a

mimo jednosm jerno promjenljivo naizmjenično promjenljivo

Savijanje

mirno jednosm jerno promjenljivo naizmjenično promjenljivo

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

mimo jednosm jerno promjenljiv o naizmjenično promjenljivo

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

Od rez

Materijal zakovice

Opterećenje

m imo jednosm jerno promjenljivo naizmjenično promjenljivo

St 34 Č.0260

St 44

140 100 85

180 140 110

Naprezanje bokova provrta a,

t.

St 52 St 34 C. 3100 Č.0260 225 170 130

280 200 170

St 44

360 280 220

Vlak at

St 52 St 34 Č.3100 Č.0260 440 340 260

70 50 40

St 44

St 52 Č.3100

90 70 55

110 85 65

l) K od tlaka i savojnog tlaka ss2,5 puta veće vrijednosti!

v1.6. Stezni spojevi 1.6.1. Navučeni i prešani stezni spojevi, postupci steznog spajanja

Stezno spajanje dijelova daje izdržljive i protiv vibracija sigurne spojeve, koji mogu prenijeti velika udarna i promjenljiva opterećenja. Stezno se najčešće spajaju dijelovi koji rotiraju kao što su točkovi, turbinski rotori, rotori ventilatora i si, sa vratilima i osovinama. U nutarnji dijelovi (vratila) imaju u odnosu na vanjske dijelove (glavine), sa kojima se spajaju, prijeklop P (si. 80).

Slika 80. N avučeni stezni spoj (P je p rijeklop, 5 z rač n o st n e o p h o d n a p ri navlačenju) a) h la d a n vanjski d io ; b) ugrijan vanjski d io ; c) u n u tarn ji d io ; d) vanjski i u n u ta rn ji dio sastavljeni

¡SÉ j

— C)

í

—

s il

đ)

Navučeni stezni spojevi povezuju se stezno tako 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 tem perature do + 350 °C. U drugom slučaju pothlađuje se unutarnji dio toliko, da se može ugurati u vanjski. Pri zagrijavanju na sobnu tem peraturu rastegne se, nalegne i pritiskuje vanjski dio. Sa suhim ledom (snijeg ugljične kiseline) može se postići —72 °C, s tekućim zrakom —190°C. Obično se manji dio podvrgava termičkom postupku. Ako se jednim jedinim postupkom ne može kompenzirati cjelokupan prijeklop, primjenjuje se paralelno postupak stezanja i rastezanja, pri čemu se vanjski dio zagrijava, a unutarnji pothlađuje.

S lika 81. P rešan stezni spoj

Pri steznom spajanju prešanjem dijelovi se u hladnom stanju spajaju m eha ničkom aksijalnom silom (uzdužna sila) (si. 81). U nutarnji dio m ora se skositi na kraju u dužini 2 do 5 mm, pod kutom 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 m aterijala mogu se naprešavati nasuho. 1.6.2. Proračun cilindričnih steznih spojeva

Stezni spoj m ora pružati dovoljno jak otpor uzdužnom pom aku ili okre tanju stezno spojenih dijelova. Budući da je otpor trenja m irovanja veći od otpora trenja klizanja, to će i sila za svladavanje početnog pom aka biti veća od kasnije sile klizanja. Pri naizmjeničnom opterećenju sila potrebna za svladavanje trenja mirovanja pada na vrijednost sile klizanja. Zbog sigurnosti uzima se da je sila koja se može prenijeti steznim spojem u svakom slučaju ona koja proizlazi iz trenja klizanja. U proračunu steznih spojeva

Slika 82. T lak naležnih površina p

77

1.6. S te zn i spojevi

prema D IN 7190 nisu uzete u obzir centrifugalne sile, ili tem peraturna kole banja koja se javljaju u pogonu. Pogonska sila m ora ležati uz dovoljnu sigurnost ispod sile trenja klizanja. Ako se u pogonu javljaju znatnije dodatne sile, onda i njih treba uključiti u proračun. Glavina, kao vanjski dio, stezno je spojena s osovinom, kao unutarnjim dijelom (si. 82). Uprešavanjem se na dodirnim površinam a jav lja radijalan tlak p, koji izaziva silu trenja potrebnu za prijenos sile. Tlak naležnih površina p u N /m m 2 P st u m m K v, u m m 2/N Df

u

mm

Pst p —— ----( K V + K U) D F

(33)

tla k n aležnih površina, stezni prijeklop, p o m o ćn a vrijednost za vanjski, o d n o sn o u n u tarn ji dio, prem a si. 84, p ro m je r naležne površine.

Stezni prijeklop Pst 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. 83). Time se gubi dio A P prijeklopa P, pa stezni prijeklop iznosi: stezni prijeklop Ptt u m m P u mm Gv i Gu u m m

Psl = P —AP = P —2(G V+ Gu)

(34)

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

Prem a iskustvu uzima se da uglačavanje iznosi Gvx;0,6 R tv, a Gu» 0 ,6 i? tu, gdje R tv i R tu označuju hrapavosti naliježućih površina vanjskog i unutarnjeg dijela steznog spoja. H rapavost u zavisnosti od kvalitete površinske obrade dana je u tablici 26. Pomoćne veličine K v i Ku mjere su istezanja i skupljanja dijelova u steznom spoju. Na si. 84 dane su vrijednosti za čelik i sivi lijev.Vrijednosti su zavisne od omjera prom jera: Qv= D f/D v

(35)

Qu~ D J D f

(36)

i

D y je vanjski p ro m je r vanjskog dijela, Du je u n u ta rn ji p ro m je r u n u tarn jeg dijela, D f je p ro m je r naliježućih površina.

Slika 83. U glačavanje naležnih pov ršin a kod prešan o g steznog spoja

78


Za ostale metale, osim čelika i sivog lijeva, preračunavaju se pomoćne vrijednosti na K zz Ečelik • Kčelik/£. Pri tome je £ modul elastičnosti tog metala, za kojeg se K preračunava (tablica 27). Tablica 26 .Kvalitete površina prem a D IN 140 i 3141 (JUS M.A1.020 i 023) D opuštena najveća dubina hrapovosti R , u ¡im red 1 | 2 | 3 | 4

O znaka površine

J

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

po volji

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

po volji

V

w

v

w

Značenje

1601)

100

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.

40

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.

16

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.

( V V V V j -

1

1

0,4

l) D ubina hrapavosti može iznositi do 2 5 0 /trn, ako je to dopustivo u posebnim prilikama.

Tablica 27. M odul elastičnosti E i koeficijent toplinskog istezanja a raznih materijala (prem a D IN 7190)

200 000 . . . 210 000 75 000 . . . 105 000 90 000 . . . 100 000 540 000 . . . 620 000 125 000 85 000 80 000 65 000 . . . 75 000 36 000 . . . 47 000 4 00 0 . . 16 000

U ■ 10“6 10- IO“ 6 10 10“ 6 5,5 • 10"6 16 • 10"6 17 • 10"6 18 • I O '6 23• 10"6 26 • IO“ 6 ©

G rijanje av 1/K

O

Čelik i čelični lijev Sivi lijev Kovkasti lijev Tvrdi metali Bakar Crveni lijev Mjed Aluminij i legure Magnezijska legura Umjetna smola D IN 7735

E N /m m 2

è

M aterijal

Hlađenje a„ 1/K - 8 , 5 • IO-6 - 8 • IO’ 6 - 8 ■ IO’ 6 - 1 4 - IO’ 6 - 1 5 • 10’ 6 - 1 6 - 10’ 6 - 18 • 10“ 6 - 2 1 ■ IO“ 6 -

'

Otpor trenja klizanja, kod čijeg bi prekoračenja došlo usteznom spoju opterećenom naizmjeničnim silama do labavljenja veze,iznosi u obodnom smjeru

Fn = A - p - v

(3 7 )

u uzdužnom smjeru

F Tl = A ■p • v

(38)

u rezultirajućem smjeru

Ftt — A p - v

(39)

1.6. S tezn i spojevi

79

F rt, F rl, F rr u N o tp o ri tren ja klizanja, p u N /m m 2 p ritisak naliježućih površina, A u mm2 pov ršin a nalijeganja D f - n - /F sa /F k a o d u žin a sastava, v koef. trenja, p rem a tablici 28.

Ako je vanjski dio stepenast kao na slici 85, ako dakle ima različite vanjske promjere Dv, treba izračunati otpore trenja klizanja za svaki stepen posebno, i zbrojiti. Pogonske sile F t, F\ ili Fr=sJF* + F f m oraju s nekom sigurnošću (za određenu vrijednost faktora sigurnosti) ležati niže od otpora trenja klizanja. Sigurnost steznog spoja Fr SH= — - odn. ^

Ft

F, u F, u Fr u

N N N

Fj

odn. —

Fr

p o g o n sk a o b o d n a sila n a naliježućoj površini spoja, p o g o n sk a u zdužna sila n a naliježućoj površini spoja, re z u lta n ta pogonskih sila F, i F,

mirJ/N

1010'* 0,9 —

Hj

0 OJ oz 03 OM os as 07 OM 09 W omjer promjera

0 y ,0 U —

—

Slika 84. P om oćne vrijednosti K prem a D IN 7190 za čelik sa £ = 200000 N /m m 2 i sivi lijev sa £ = 1 0 0 0 0 0 N /m m 2

a) u

Slika 85. Sile u steznom spoju o b o d n o m sm jeru ; b) u u zd u žn o m sm jeru ; c) u sm jeru rezultante

(40)

80


Tablica 28. F aktor prianjanja v za prešani stezni spoj s unutarnjim dijelom od St 50 ~ Č . 0545 prema D IN 7190 (pri naprezanju s plastičnom deformacijom i pri velikom odnosu Qy odn. Qu birati male vrijednosti)

Podmazivanje Poprečni stezni dosjed navučen vruće ili pothlađen

GG-20 iSL-20)

St 50 (C. 0545)

Materijal vanjskog dijela

D IN Ms

Materijal za prešanje

suho

suho

suho

0,05 . . .0,14

-

DIN MgAl

uljem

suho

0,055 . . .0,19

0,065 . . . 0,16

0,07 . . .0,09

■0,05 . . . 0,06

0,05 . . .0,17

-

0,07 . . .0,12

0,02 . . . 0,06 - 0,03 . . . 0,07

V

Uzdužan prešani stezni dosjed v

0,22

Pri prešanju dolazi do rastezanja vanjskog dijela, a time i do vlačnih naprezanja, dok se unutarnji dio pri tome sužava i u njemu nastaju tlačna naprezanja. Nastale deformacije smanjuju se prem a vanjskom obodu, a napreza nja koja se pri tome javljaju proporcionalna su deformacijama prema si. 8 6 . Najveća naprezanja iznose: i+ e ?

vlačno naprezanje u vanjskom dijelu tlačno naprezanje u šupljem unutarnjem dijelu

(41) (42)

ff" = 2 p i - e i u punom unutarnjem dijelu

ffu= p

(43)

<7V,
Slika 86. N a p rez a n ja u u n u tarn jem i v anjskom dijelu a) stezni spoj sa šupljim vratilo m ; b) stezni spoj s punim vratilom

Ako bilo koje od navedenih naprezanja prekorači granicu elastičnosti m aterijala rrE nastaje trajna deformacija, koja snizuje mogućnosti stezne veze. Tada se govori o plastičnom naprezanju. Teži se da naprezanja ostanu u granicama elastičnosti. Tada neće biti bojazni da bi otpor trenja klizanja

1.6. S tezn i spojevi

81

mogao popustiti. D IN 7190 daje slijedeće objašnjenje: U mnogim slučajevima će kod elastičnog naprezanja tolerancije prisnog dosjeda dijelova u steznom spoju biti dovoljne. Ako nije tako, onda se može, kao što je to za materijal §t 50, Č 0545 bilo pokusim a utvrđeno, ići daleko preko računske granice elastičnosti. Pri njenom prekoračenju smanjuju se kod 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 (9V= 0,75 mogu sile stezne veze pasti samo na oko polovinu svoje vrijednosti. Za manje vrijednosti Q pad sile stezne veze je manji. Za dijelove od čelika je 0,65 aT, gdje je aT granica tečenja. Ako je vanjski dio steznog spoja od siva lijeva, tlačno naprezanje smije doseći vrijednost od oko 0,7
Kod dosjeda steznih spojeva kod kojih se vrši i stezanje i rastezanje, treba prijeklop P podijeliti na vanjski i unutarnji dio. 6 Elementi strojeva

82

I. Nerastavljivi spojevi

Tablica 29. Izbor steznih dosjeda prema D IN 7154 i 7155 (J US M.A 1.131 i 130). Tablične vrijednosti u ^m su najveći prijeklopi PmaxN ajmanji prijeklopi su tada PmM = Pm»x’-

u5

Dy više od

do

1,6 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

DF do

1,6 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

H6 | s5

r5

Tolerancija dosjeda

za 6

z6

x6

H7 u6 h6 U7

h6 T5

U 5 23 28 34 41 41 50

50 59 65

zc 8

više od

15

zb 8

za 8

S5

R 5

ta

ZA 7

Z7

X 7

20 24 29 36 36 44 44 54 54 66 72 86

17 20 25 31 31 37 37 45 45 54 56 66 69 81 83 86 97 100 104 117 121 133 139 153 159

12 13 15 19 19 22 22 27 27 32 32 37 37 43 43 43 49 49 49 55 55 61 61 67 67

39 50 61 75 88

35 43 51 61 71 86 101 128

29 36 43 51 56 67 77 96 113 141

H8 z8 1 x8

Z8

X8

64 87 119 157 177 221 251

42 53 64 77 87 106 121 151 175 218 256 312 364 428 478

36 46 56 67 72 87 97 119 136 168 192 232 264 311 343 373 422 457 497 556 606 679

54 71 92 117 135 169 193 239 281 346

74 91 104 131 151 187 219 272 320 389

r6

Tolerancija dosjeda

T 7

S7

R7

Td

22 27 32 39 39 48 48 59 59 72 78 93 101 117 125 133 151 159 169 190 202 226 244 272 292

19 23 28 34 34 41 41 50 50 60 62 73 76 88 90 93 106 109 113 126 130 144 150 166 172

16 20 24 29 29 34 34 41 41 49 49 57 57 65 65 65 75 75 75 84 84 93 93 103 103

54 64 70 85 94 113 126 147 159 171 195

'

x9

u9

Tolerancija dosjeda

h9 ZC 9 ZB 9 ZA 9 Z 9

X9

U9

Td

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

50 60 72 86 86 104 104 124 124 148 148 174 174 200 200 200 230 230 230 260 260 280 280 310 310

t8

s 8 Tolerancija zc 9 dosjeda

U8

T8

S8

Tđ

158 185 197 209 238 252 268 299 321 357 383 427 457

29 37 45 55 55 68 68 82 82 99 105 125 133 155 163 171 194 202 212 239 251 279 297 329 349

28 36 44 54 54 66 66 78 78 92 92 108 108 126 126 126 144 144 144 162 162 178 178 194 194

81 99 109 133 148 178 198 333 253 273 308 330 356 396 431 479 524 587 637

s6

H9 za 9 j z 9

u8

h8 ZC 8 ZB 8 ZA 8

25 31 37 44 44 54 61 76 86 106 121 146 166 195

16

75 99 133 173 193 240 270 336 387 479

zb 9

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

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

88 106 116 142 159 196 220 265 297 348 380 410 465 500 540 605 655 730 800 895 975

83

2.

RASTAVLJIVI SPOJEVI

2.1. Pričvrsni vijci 2.1.1. Navoji Vijci imaju navoj, čiji se profil ovija usponom P oko cilindrične jezgre prom jera d3 (slika 87). Razvijena ploha jednog navoja na srednjem promjeru, tj. promjeru navoja d2, daje trokut s kutom uspona a. Odnosi klizanja i trenja pri uzajamnom djelovanju s maticom jednaki su kao kod kosine pod kutem a koja je u okomitoj ravnini nagnuta još za bočni kut fi. Uobičajeni navoji pričvrsnih vijaka imaju profil u obliku trokuta, s kutom profila 2(1=60° i u običnom govoru nazivaju se šiljasti navoji. Vanjski promjeri d stupnjevani su kod metričkog navoja u jednom od redova metričkog mjernog sustava.

U

d

Slika 87. N avoj p riteznog vijka a) svo rn jak vijka i m atica ; razvijena linija b o k a jed n o g n a v o ja ; b) m etrički profil IS O ; c) tolerancijski razredi profila IS O d je vanjski i nazivni prom jer, d 2 srednji p ro m je r bokova, d } pro m jer jezgre, P uspon (korak), H , nosiva d u b in a navoja, h} d u b in a navoja, R po lu m jer zaobljenja u korijen u navoja, m visina m atice, fi k u t profila 6*

84

2. R astavljivi spojevi

SA D i K a n a d a upotreb ljav ale su d o 1948. tzv. colovski navoj s plo sn atim k orijenom i k u to m profila 2)5 = 60° (U SST-navoj), d o k su V elika B ritanija i sk an d in av sk e zem lje dale pred n o st W hitw orthovu navoju sa 2/1 = 55° i zaobljenim k o rijenom navoja, a navoje ispod 1/4" čak sa 2)5 = 47,5° (B A -navoj). SA D, Velika B ritanija i K a n a d a sp orazum jele su se 1948. d a prijeđu n a je d n o o b ra z n i profil sa 2/5 = 60° i plosnati, lak o zaobljeni ko rijen n av o ja (Unifed-navoj). Zem lje s anglosaskim sustavom m jera zaključile su d a p o step en o prijeđ u n a ISO -navoj u colima sa 2)5 = 60° i zaobljenim ko rijen o m navoja, d o k su se zem lje s m etričkim m jernim sustavom sporazum jele d a p rih v ate metrički navoj sa ISO-profilom. U b u d u ć n o sti teži se za jed n o o b razn im svjetskim navojem . M etrički IS O -navoj, od 1964, postep en o je uveden u N jem ačkoj.

Metrički ISO navoj izvodi se prema slici 87 c u slijedećim razredima tolerancija: fino f, za navoje velike točnosti, ako se traži m ala zračnost (dosjed 5 H /4h navoj matice/navoj vijka), srednje m, za opću upotrebu (dosjed 6 H / 6 g), grubo g, ako se ne postavljaju nikakvi zahtjevi na točnost (dosjed 7H/8e). Razred tolerancije m, kao najčešći, ne m ora se u narudžbam a posebno naz načiti. Razlikujemo normalni i fini navoj. Fini navoji imaju, nasuprot normalnim, m anju dubinu navoja h3 i tome odgovarajući manji uspon P. Pogodni su za kratke vijke ili za navoje na tankostjenim cijevima, te za navoje za podešavanje. U tablicam a 30 i 31 prikazana su prem a D IN 13 (JUS M.B0.009 do 045) tri reda predložena za izbor normalnog i finog navoja. Prvenstveno treba birati norm alni navoj. Osim toga treba uvijek dati prednost redu 1 ispred reda 2, a redu 2 prednost ispred reda 3, kako bi se broj alata za izradu i broj mjernih instrum enata sveo na minimum. Uobičajeni su desni navoji, koji se pritežu okretanjem udesno. Lijevi navoji dolaze u obzir samo u iznimnim slučajevima. Spojevi izloženi vremenskim utjecajima, koji se m oraju često rastavljati, kao što su vijci na arm aturam a, vagonske spojke i si. izrađuju se s robusnim neosjetljivim oblim navojem D IN 405 (JUS M.B0.081) (slika 8 8 ). Obli navoj za dijelove od lima do 0,5 mm debljine dan je standardom D IN 7273.

Slika 88. O k ru g a o navoj

I

Za cijevi sa dimenzijama u colima (npr. plinske i vodovodne cijevi) upotrebljava se još i danas Whitworthov cijevni navoj D IN 259 (JUS M.B0.050 i 051). Profilom sličan je metričkom ISO-navoju. Daljnji W hitworthov cijevni navoj sa stožastim vanjskim i cilindričnim unutarnjim navojem za nepropusne spojeve vidi u D IN 3858 (JUS M.B0.056) i D IN 7273. 2.1.2. M aterijali, zaštita od korozije M aterijal 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 m inimalnu čvrstoću, drugi deseterostruki odnos 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 c vL. Naprezanje ispitivanja odgovara minimalnoj vlačnoj čvrstoći vijka, s kojim m oram o spariti m aticu visine m Si 0,6 d (si. 87), ako treba ostvariti opteretivost spoja do minimalne lomne čvrstoće vijka. Za razrede čvrstoća koji odstupaju vrijede još stare oznake čelika za matice, kako su iznesene u tablici 32 (najdonji red). Za matice sa m < 0 ,6 d ne vrijede podaci iz tablice 32. Tablica 30. Izborni red 1 za metričke ISO navoje prema DIN 13, (JUS M.B0.009 do 045) Normalan navoj reda 1

M M M M M M M M M M M M M M M M

Navoj

d mm

P mm

d2 mm

di mm

R mm

djR

3 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 36 42 48 56 64

3 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 36 42 48 56 64

0,5 0,7 0,8 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

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

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

0,144 0,108 0,144 0,180 0,144 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 0,577 0,217 0,289 0,577 0,217 0,289 0,577 0.866

mm2

As mm2

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

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

5,03 8,78 14,2 20,1 36,6 58,0 84,3 157 245 353 561 817 1121 1473 2030 2676

56 92 70 56 83 67 55 111 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

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

39,2 67,9 64,5 61,2 96,1 92,1 88,1 178 167 285 271 258 401 384 642 621 940 914 865 1294 1264 1206 1705 1671 1604 2341 2301 2144 3077 3033 2851 3914 3862 3659 3460

Fini navoj reda 1 M 8x1 . M 10x0.75 M 10x 1 M 10 x 1,25 M 12 x 1 M 12x 1,25 M 12x 1,5 M 16 x l M 16x1,5 M 20 x 1 M 20 x 1,5 M 20x2 M 24 x 1.5 M 24x2 M 3 0 x 1,5 M 30x2 M 36 x 1,5 M 36x2 M 36x3 M 42x 1 ,5 M 42 x 2 M 42x3 M 4 8 x 1,5 M 48x2 M 48x3 M 56x1,5 M 56x2 M 56 x 4 M 6 4 x 1,5 M 64x 2 M 64x4 M 72 x 1,5 M 72x2 M 72 x 4 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 70,160 69,546 67,093 64,639

'


86 Tablica 31. Daljnji izborni redovi za metrijske ISO navoje prema DIN 13, (JUS M.B0.009 do 045) Normalan navoj reda 1 d mm

Oznaka M M M M M M M M M M M M

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

Fini navoj

P mm

M 7 M9 M 11

7 9 11

1,0 1,25 1,5

Za sve navoje prema D IN 13, odn. JUS M.B0.009 d o 043vrijedi: d2 = d - 0,64853 P d3= d - l , 22687 P J? = 0 ,14434 P H, =0.54127 P n \ —~ d \ 4 , it (d i + d A 2 2

M 14x I x 1,5 M 18 x 1 x 1,5 x2 22 x 1 x 1,5 x2 M 27 x 1,5 x2 M 33 x 1,5 x2 M 39x 1,5 x2 x3 M 45x 1 ,5 x2 x3 M 52 x 1,5 x2 x3 M 6 0 x 1,5 x2 x4 M 68 x 1,5 x2 x4 M 76x2 x4 x6 M 85x2 x4 x6

M 80x2 x4 x6 M 90x2 x4 x6 M 100x2 x4 x6 M 110x2 x4 x6 M 125x2 x4 x6 M 140x2 x4 x6 M 160x3 x6 M 180x3 x6 M 200 x 3 x6 M 220 x 4 x6 M 250x4 x6 M 280x4 x6

Normalan navoj reda 3

Red 3

Red 2

Red 1

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

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

)

M M M M M M M

M 95x2 x4 x6 M 105x2 x4 x6 M 115x2 x4 x6 M 120x2 x4 x6 M 130x2 x4 x6 M 150x2 x4 x6 M 170x3 x6 M 190x3 x6 M 210x4 x6 M 240x4 x6 M 260x4 x6 M 300 x 4 x6

M M M M M M M M M M

15 x 1 17 x 1 25 x 1,5 3 5 x 1,5 4 0 x 1,5 5 0 x 1,5 55 x 1,5 x2 65 x 1,5 x2 70x 1 ,5 x2 75 x 1,5 x2 135x2 145x2 155x3 165x3 230 x 4 x6 270 x 4 x6 290 x 4 x6

•

Mjed [prvenstveno Ms 58 i 63 (Cu Zn 40 ~ Pb 3 i Cu Zn 37)] dolazi zbog svoje dobre vodljivosti u obzir u elektrotehnici, za vijke i matice. Vijci od lakih metala (A1 Cu Mg, A1 Mg Si i dr.) upotrebljavaju se za spajanje dijelova od lakih m etala u visokogradnji ili za dijelove od drva i um jetnih.m asa. Zbog niske granice tečenja manje su podesni za dinam ička i udarna naprezanja. Konstrukcije od lakih m etala spajaju se u sve većoj mjeri visokoopterećenim vijcima od austenitskog krom-nikalj čelika. Vijčani spojevi izloženi korozionom djelovanju dobivaju odgovarajuću površinsku zaštitu: nemetalni anorganski premaz, m etalnu prevlaku dobivenu uranjanjem u rastaljeni metal, galvansku prevlaku ili oplemenjivanje površine Tablica 32. Oznake i svojstva čvrstoće u N/mm2 čelika za vijke i matice prema D IN 267, (JUS M.B1.001 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

M inimalna čvrstoća na vlak aM

340

400

400

500

500

600

600

600

800

1000

1200

1400

M inimalna granica tečenja

200

240

320

300

400

360

480

540

640

900

1080

1260

aT

4

5

6

8

10

12

14

Naprezanje pri ispitivanju
Oznaka čelika za matice

400

500

600

800

1000

1200

1400

Djelomično još važeća oznaka

1 4D

8G

10 K

i

5D

5S

6S

6G

87

2.1. P ričvrsni vijci

difuzionim postupkom. Galvanske prevlake i odgovarajuće debljine slojeva vidi u D IN 267 list 9. U posebnim slučajevima upotrebljavaju se vijčani spojevi od nerđajućih austenitskih čelika, kada su npr. izloženi utjecaju agresivnih plinova ili kiselina. Odgovarajuće čelike vidi u D IN 267 list 11.

2.1.3. Vijci i matice Vijci se prem a D IN 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 eđusobno po stanju površine i po točnosti mjera i oblika vijaka i matica. U strojogradnji prevladava kvaliteta m. rm n

1

<*3 ccf

o> Od

Jo

ud

o->

'Jui

LJ H. BI 068,

M. Bi. 050.051 M.B1.053

dtp c

] c

-t-ii

H.BI 066

M.B1.071

C d

I—Jl—t

M.BI. 070

i?

6 °o i «d r*->

M. BI. 06i

■’

».BI. 117

M.BI. 062

M.B1.120.

» B I .124.

M.Bi.125

H BI.103

M.B1.126

H.B1.135

o, ! ^

M. 81.134

m.

BI. 164

H. BI. 136

Slika 89. Izb o r sta n d ard n ih vijaka s glavom (lijevo: broj D IN -a i kvaliteta izrade; desno: kvaliteta m a te rijala kojem u treb a d a ti p re d n o st; dolje: broj JU S -a). Vijci D IN 960 i 961 (JU S M .B I.060 i 059) im aju fini navoj

Slika 89 pokazuje izbor standardnih vijaka s glavom. Utični vijci prema 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 otporno prema vibracijama, učvršćen u ugradbenom dijelu. Za uvijanje služi poseban ključ. Završeci vijaka predviđeni za privarivanje D IN 525 imaju završetak bez navoja, koji se ili zavaruje ili privaruje na sastavne dijelove i tako ispunjavaju zadatke utičnih vijaka. Treba još spomenuti svome vijke i navojne zatike sa slike 91. Standardni krajevi vijaka prikazani su na slici 92.


88 za l

za Al

z a meke metale

P

«X3

1 CO

U

*

t

i-

1 1 vr> X

4y-

M. BI. 260.263

M.BI. 261,264

Slika 90. Iz b o r sta n d a rd n ih utičn ih v ijak a i sv o rn ja k a s navojem (lijevo: bro j D IN -a i kvaliteta izra d e; d esn o : kvaliteta m aterijala kojoj treb a d a ti p re d n o st; d o lje : broj JU S -a). K rajevi za m atice utičnih vijaka p rem a D IN 833 i 836 (ovi su sta n d ard i povučeni iz u p o treb e ) im aju fini navoj

913

55)-itt

ql&l

9Sfit

m

12$

19$

M.BI. 280

M.81.270

553-m

438-,

914

rftPti

k.6,5.8

if=iF>n

U

10.9, 12$

5.98.8

n$

M.B1.290

417-m

916-in

915- m

rfi

10.9,12$

I

96,58

10.9, 12$ 199

M.BI 291

M.B1272

M

M.B1.2B2

927-e

nn

OJ

9.6,5$

M.B1.281

Slika 91. Iz b o r sta n d a rd n ih z atik a s navojem i utičnih vijaka s cilindričnim n astav k o m (g o re: broj D IN -a i k v a liteta izra d e ; dolje: kvaliteta m ate rijala kojoj tre b a d a ti p re d n o st, isp o d kvalitete: b ro j JU S -a)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

A

ULUiJJljJUJILjJLjJ Slika 92. Z avršeci vijaka p rem a D IN 78 (JU S M.B1.012) a) stožast z av rše tak ; b) lećast z av ršetak ; c) cilindričan sk raćen i z av rše tak ; dj d o d a ta k za rascjep k u ; e) cilindričan z a v rš e ta k ;/) cilindričan zaobljen zav ršetak ; g) zabušen z av ršetak ; h) šiljast z av rše tak ; i) stepenast završetak

Izbor standardnih matica prikazuje «lika 93. M atice za privarivanje (si. 94) D IN 928 i D IN 929 (JUS M.B1.625) imaju s čeone strane četiri, odnosno tri bradavice, kojima se privaruju na limove. S njima se i na tankim limovima postiže ista opteretivost kao i s m aticam a D IN 934 (JUS M.B1.602). Njihova je upotreba vrlo racionalna, budući da znatno olakšavaju m ontažne radove, osobito na teško pristupačnim mjestima. Treba još spomenuti uložene tuljke prem 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 provrtim a tuljka urežu se i usidre u stijenu izbušene rupe. Pričvrsni vijci uvijaju se onda u unutarnji navoj tuljka, isto kao i u norm alne uvrte s navojem u dijelovima. S takvim uložnim tuljcima izvanredno se vijcima spajaju, čvrsto i trajno, dijelovi od lakih metala, sivog

89

2.1. Prićvrsni vijci

lijeva, umjetnih masa, drva ili vlaknasta materijala. Jednostavnost upotrebe skraćuje vrijeme obrade, eventualno ušteđuje skupe alate i smanjuje škart. 934-m.mg

936 m.mg (od H81 439-m /d o HICI *39 m fa mo)

H.Bmt

6915-mg

5

5

H M 660

HB1.661

93}-m(jo mo)

93b-m,mg.g (od HJ2)

Slika 93. Iz b o r sta n d a rd n ih m atica (gore: broj D IN -a i kvaliteta izrade; dolje: kvaliteta m aterijala kojoj treb a d a ti p re d n o st; sa stra n e; broj JU S-a) m je s to za v a r a

s)

b)

.

C)

Slika 94. M atica za privarivanje a) č etv ero stra n a m atica D IN 928; b) šestero stran a m atica D IN 929 (JU S M .B I .625); c) šestero stran a m atica u p riv aren o m stanju

C)

0)

a) 019 6915-10

Slika 95. E nsat-uložni tuljci (Kerb-Konus Gm bH, S chnaitenbach)

019 69W-Ct5 JUS H.B2.032

019 69l i - 10.9 JUS H.B 1.066

Slika 96. Vijčani spojevi u čeličnim k o n stru k c ija m a : a) lim ovi; b) U -nosači: c) I-nosači

Na slici 96 predočeni su v is o k o č v r s ti s p o je v i z a č e lič n e k o n s tr u k c ije , tzv. HV-spojevi. Šesterostrani vijci i matice dobivaju slijedeći veći otvor ključa prema onim u DIN 931 i 934 (JUS M.B1.060 i 602), tako da se mogu čvršće pritegnuti.

90

2. Rastavljivi spojevi

Provrte za vijke vidi u tablici 33. Tablica 33. Provrti u mm za vijke [izvod iz DIN 69, (JUS M.B1.004)] Promjer navoja 3 3,5 4 5 6 7 8 10 12 14

Provrt fini

srednji

grubi

Promjer navoja

3,2 3,7 4,3 5,3 6,4 7,4 8,4 10,5 13

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

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

16 18 20 22 24 27 30 33 36 39

15

Provrt fini

srednji

grubi

17 19 21 23 25 28 31 34 37 40

18 20 22 24 26 30 33 36 39 42

19 21 24 26 28 32 35 38 42 45

Provrt

Promjer navoja

fini

srednji

grubi

42 45 48 52 56 60 64 68 72 76

43 46 50 54 58 62 66 70 74 78

45 48 52 56 62 66 >0 74 78

48 52 56 62 66 70 74 78 82 86

82

2.1.4. Podloške osiguranja

Da bi se izbjeglo povećanje potrebnog m omenta pritezanja, ako je površina nalijeganja neravna, kao kod lijevanih, kovanih ili valjanih dijelova pod glavu ili m aticu koja se priteže stavlja se podloška. Podloške se ulažu i onda kada su vijci u dugoljastim provrtim a, kada su površine nalijeganja mekše od vijaka ili kada su dosjedne površine kose prema osi provrta, kako je to kod U i T profila (vidi si. 96). Slično kao kod vijaka i matica, tako i kod podložaka prema 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 IN 125 (JUS M.B2.011) i grube po DIN 126 (JUS M.B2.012) za šestostrane vijke i matice, D IN 433 (JUS pribl. M.B2.013) za cilindrične i poluokrugle vijke, D IN 1440 (JUS M.B2.0I3) (srednje) za svornjake i D IN 1441 (pribl. JUS M.B2.013) (grube) za svornjake, DIN 7349 za vijke u teškim svornim ljuskama, D IN 7989 (JUS M.B2.015) za šesto strane dosjedne vijke, D IN 9021 (JUS M.B2.014) (s naročito velikim vanjskim promjerom) za specijalne svrhe. Pravilno pritegnuti vijci ne odvijaju se sami od sebe ni prigodom titrajnih ili udarnih pogonskih opterećenja, jer je trenje u navoju i na površini nalijeganja glave dovoljno veliko (samokočnost). Prigodom pritezanja tlače se m eđusobno bočne plohe navoja i sve plohe nalijeganja stegnutih dijelova, tako da se pod tim tlakom površinske hrapavosti poravnaju. Kod prejakog pritezanja može u čitavom spoju doći do plastičnih deformacija, koje se nastavljaju za vrijeme pogona (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 izvjesno prednaprezanje, dotle ne olabavljuju vijci ili matice, tj. ne odvrću se sami od sebe. Za odvrtavanje treba još uvijek upotrijebiti moment da bi se veza rastavila. Do rastavljanja dolazi samo ako se prednaprezanje zbog pojave tzv. sjedanja potpuno izgubi. Osiguranja vijaka oblikom služe prema tome za osiguranje protiv odvijanja,

91


a osiguranja silom kao 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. Kod prvih se okretanje sprečava samim oblikom dijelova za osiguranje, dok drugi izazivaju aksijalno prednaprezanje navoja.

Slika 97. O siguranje vijaka oblikom a) ra scje p k a; b) sigurnosni lim s vanjskim isp u sto m ; c) sigurnosni lim s u n u tarn jim ispustom

b)

C)

Slika 98. O sig u ran je vijaka silom (djelovanjem sile) a) elastični prsten i D IN 127, 128, 7980 (JU S M.B2.110. 113, 111); b) elastični p rsteni u izvijenoj i zakrivljenoj izvedbi D IN 137 (JU S M.B2.136); c) zupčasta p lo ča A (vanjsko ozubljenje) D IN 6797 (JU S M .B2.150); d) zup časta ploča J (u n u tarn je ozubljenje) D IN 6797 (JU S M .B2.150); e) lepezasta ploča A (vanjsko ozubljenje) D IN 6798 (JU S M .B2.151); J) lepezasta p lo ča F (u n u tarn je ozubljenje) D IN 6798 (JU S M .B2.151); g) sig u rn o sn a m atica D IN 7967 (JU S M.B2.155); h) sa m oosiguravajuće šestero stran e m atice D IN 982 i 985 (JU S M.B1.622)

Elastični prsteni, elastične ploče i zupčaste ploče stavljaju se ispod glave vijka ili matice. One osiguravaju aksijalnim opružnim djelovanjem i povisuju moment odvrtavanja. Ovam o spadaju i rebrasti tanjurasti osigurači, tzv. Schnorr-osigurači. Elastični prsteni (prstenaste opruge) sa zaštitnim obodom vidi u D IN 6913. Matice za osiguranje, DIN 7967 (JUS M.B2.155), izrađene od pernog čelika, pritežu se kao protumatice. Samoosiguravajuće šestorostrane matice (Elastic Stop matice) D IN 985 (JUS M.B1.622) imaju uložak od plastične mase, pod trgovačkim nazivom vulkanfiber, koji pritiskuje elastično na navoj vijaka. U novije drijeme podmeću se elastične ploče od plastike i kom binirane ploče čelik-umjetna guma. I tekuće umjetne smole ukapane između svornjaka i

92


matice osiguravaju protiv odvijanja nakon što otvrdnu. Nadalje, ima matica sa radijalno umetnutim plastičnim čepovima, koji elastično pritiskuju na navoje. Zbog laganije montaže i demontaže vijci se mogu opremiti i pločama i sigurnosnim elementima, koji su tako povezani uz vijak da se ne mogu izgubiti (si. 99).

a)

b)

c)

d)

e)

Slika 99. Vijci s osiguranjem povezanim uz vijak D IN 6900 a) še stero stran vijak D IN 933 (JU S M .B1.053) s pločom A D IN 6902; b) šesterostran vijak D IN 931 (JU S M .B1.031) s pločom B D IN 6902 i elastičnom pločom D IN 6904; t) cilindričan vijak D IN 912 (JU S M .B I.120) s pločom B D IN 6902; d) lećast vijak D IN 7985 (JU S M .B I.118) s pločom B D IN 6902 i elastičnom pločom D IN 6904; e) lećast upušten vijak D IN 7988 (jU S M .B I. 144) s lepezastom pločom V D IN 6907

Visokočvrsti vijci sa visokom granicom tečenja mogu se odgovarajuće visoko prednapregnuti. Čak i onda kada na spoju dođe 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

Kod pritezanja vijčanog spoja dolazi do rastezanja vijka, dok spojeni dijelovi bivaju stlačeni. Zatvoreni tok sila za prolazni i zatični vijak prikazuje slika 100. Prem a prikazanom smjeru, strelice usmjerene prema gore označuju vlačno, dok strelice sa smjerom prem a dolje označuju tlačno naprezanje onih dijelova u kojima se te linije sila nalaze. Tlačna naprezanja vijcima spojenih dijelova ne ograničuju se samo na područje ispod glave vijka, nego se stožasto šire pod 45° do mjesta sastava dijelova. Budući da se matica aksijalno tlači dok 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 akon što je u prvom navoju dostignuta granica tečenja, u njemu se pri povećanju opterećenja neće više povećati naprezanje, sve dok se postepeno u svim navojima ne postigne granica tečenja. Povećanje opterećenja vodi, prema tome, k jednoličnijoj raspodjeli sila, ali i nepoželjnoj plastičnoj deforma ciji navoja.

93


stoiac naprezanja u dijelovima koji se spajaju

Slika

100. T o k sila u vijčanim spojevim a a) spoj s vijkom i m atico m ; b) spoj s utičnim vijkom

Nejednolična raspodjela sile smanjuje dinam ičku izdržljivost vijaka. Matice u obliku manšete i vlačne matice poboljšavaju raspodjelu sile (slika 1 0 1 ), jer su djelomično opterećene na vlak, kako se to vidi iz toka sila.

lu l.

L /C IU I lllclU Jcl

lluV V Jjcl

1 I dS pO IL U

Slici

a) navoj n a k o n p rite za n ja; b) veza p om oću tlačne m atice; i j veza pom oću m atice s u to ro m ; d) spoj s vlačnom m aticom

94


Nasilnim razaranjem nekog spoja preopterećenjem puknut će navoj matice, ili navoj vijka, ili će vijak pući u jezgri (slika 102). Prva dva slučaja mogu nastati samo ako ima prem alo nosivih navoja. Budući da je presjek odreza unu tarnjeg navoja (matice) veći od presjeka odreza vanjskog navoja (vijka), d > d 3, lom će nastati najprije u navoju vijka, ukoliko su i vijak i matica od jednakog materijala. Vijčani je spoj izdržljiviji ako se pri preopterećenju ne istrgne navoj, nego se lomi jezgra vijka. To iziskuje minimalnu dubinu uvijanja m (u danom slučaju visina matice m), koja je ovisna o finoći navoja d/P. Prema iskustvu potrebna je:

Slika 102. N asiln o ra za ran je vijčanog sp o ja ; a) navoj m atice o tk in u t; b) navoj vijka o tk in u t; c) jezgra vijka slom ljena

Za matice ili konstrukcione dijelove od lakih m etala preporučuje se m~2L2d. Visina norm alnih šestorostranih matica D IN 555 (JUS M.B1.600) i D IN 934 (JUS M.B1.602) iznosi m ^ 0 ,S d . Ako za njih biram o materijal vijka i materijal matice tako da je minimalna čvrstoća
2.1. P ričvrsni vijci

95

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

Slika 103. R aspored n a p rez an ja u jezg ri vijka a) nazivno naprezanje (rk u jezgri; b) stvarni presjek A s; c) presjek jezgre A j

Slika 104. Č vrstoća o b lik a vijka M 8 o d čelika za p oboljšanje C 4 5 (Č. 1530) a glatki svornjak bez o b ra d e ; b glatki svornjak bez o b ra d e h lad n o očvršćen; c jezgra s navojem , h lad n o očvršćena, navoj valjan; d jezgra s navojem hladno očvršćena, navoj rezan; e jezgra s navojem h lad n o očvršćena, navoj valjan i žaren; ero čvrstoća oblika, (tSr srednje naprezanje čvrstoće o b lik a ; ctao a m p litu d a čvrstoće o blika

Utjecaj zareza može se ublažiti: 1. povećanjem polumjera zaobljenja R u korijenu navoja, 2. izradom vijka i položajem matice kako to pokazuje si. 105, što omogućuje da se ispod prvog nosivog navoja može izvesti jače zaokruženje svornjaka, 3. izborom materijala matice s velikom granicom tečenja, što povećava sposob nost deformacije, 4. naknadnim valjanjem korijena navoja urezanih, ubrušenih ili uvaljanih navoja, nakon izvršene toplinske obrade (žarenje). Time se stvaraju vlastiti tlačni naponi, koji smanjuju vršna vlačna naprezanja od prednaprezanja i od pogonske sile, 5. nitriranjem ili cementiranjem bokova, što također stvara vlastite tlačne napone.

96


Sve promjene presjeka izazivaju vršna naprezanja, koja rastu s oštrinom prijelaza. Oni 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 mogu postati opasna pri dodatnom naprezanju na savijanje, npr. pri kosom nalijeganju glave. Vršna naprezanja posve nestaju ako se prijelaz na struk zaobli na a ^ .d f (slika 106). Udarno opterećeni vijci izvode se kao tzv. elastični vijci, koji se od krutih razlikuju po tome što im je struk sužen na df = 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 do oko 100%. Vijčani spojevi s elastič nim strukom : vidi DIN 2510 (JUS M .B I.031 i 265) (vijčani svornjaci, matice, čahuraste matice, elastične ljuske).

Slika

105.

M atica k o ja p re la ti n av o ja vijka

Slika 106. R azni elastični vijci a) oblici: h) prim jeri ugradnje prem a D IN 2510 (JU S M .B I.0211

preko

97


2.1.6. Sila prednaprezanja, pritezni moment

Pritezanjem vijka stvara se u presjeku jezgre naprezanje od pritezanja
(47)

Fp

Fp u N

sila pred n ap rezan ja,

A-i u m m 2

presjek jezgre vijka (tablica 30)

Opr u N /m m 2 p re đ n ap rezan je (pri pažljivom pritezanju, uz osjećaj d a se ne pretegne, prem a slici 107 ob ičn o srednja vrijednost p o d ru č ja rasipanja). N/mm2 *50

| *00 /y\ 0i i 350 Oj

300 t

1 250

lodrutje mstponjo

i

| zoo I 150 100 50.

V//, //A ' '////

Slika 108. Sila pred zatezan ja F p i m om ent pritezan ja T

..i

10 15 20 15 30 35 *0mm promjer navoja d —»-

Slika 107. N ap rezan je od predzatezanja u jezgri vijka, uz osjećajno pritezanje

Tanki vijci pritegnuti pažljivo prem a osjećaju, čvršće su stegnuti nego debeli. Zbog 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 omenta pritezanja. Željenu silu prednaprezanja (si. 108) možemo izračunati približno: Moment pritezanja T r u Ncm Fp u N P u cm

F d 2 u cm D u cm

2.1.7.

T’r * F„ 0,16 P + p

d 2 + Dk

m o m en t pritezanja p o tre b n a sila pred n ap rezan ja, uspon n av o ja (tablica 30), koeficijent tren ja n a bok o v im a n av o ja i n a glavi vijka čelične vijke, srednji pro m jer n av o ja (tablica 30), srednji pro m jer površine glave = 0,5 (D y + Du)

(48)

i 0,2 za

Dijagram deformacija, diferencijalna sila, najveća i najmanja sila

Ako vijčani spoj (slika 109 a) pritegnemo silom F P onda se svornjak vijka rastegne i produži za es, a dijelovi spoja stlače i skrate za eB (slika 109b). 7 Elementi strojeva

98


Prednaprezanje spoja prikazuje se grafički tako da linearno nanesemo produženje kao 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. Nastupi li pogonsko uzdužno opterećenje F, koje nastoji da sastavne dijelove odvoji jednog od drugog (slika 109c), vijak će se produžiti za e, dok će se ranije skraćenje dijelova u spoju vratiti za e (slika 110b). Vijak je tada opterećen najvećom silom Fmax, dok su dijelovi u spoju, naprotiv, optere ćeni najmanjom silom Fmin. Njihovu razliku čini pogonska sila F (slika 110b). Tako nastali dijagram zove se dijagram deformacija.

Slika 109. Sile i prom jene duljina u vijčanom spoju a) bez p re d za te z an ja; b) predzategn u t: r) opterećen pogonskom silom

a) pred zatezan je; b) opterećen jed n o sm jern o prom jenljivom pogonskom silom , uz veliko p roduljenje vijka i m alo skraćenje spojenih d ijelova; rj opterećen je d n o sm jerno prom jenljivom pogonskom silom , uz m alo p roduljenje vijka i veliko skraćenje spojenih d ijelova; cl) kod m alog pre d za te z an ja i kod velike pogonske sile

Porastom promjenljivog pogonskog opterećenja F raste sila u vijku od F p na Fmax , a pri smanjenju pogonske sile vraća se od Fmax na F P. Titrajno naprezanje se u vijčanom spoju pojavljuje samo u opsegu diferencijalne sile Fd. Pri malom odnosu e ^ e %(slika 110b) bit će sile Fmax i Fd relativno male, a pri velikom odnosu (slika 110c) velike. Iz toga slijedi da su spojevi krutih dijelova s elastičnim vijcima najpovoljniji. Elastični vijci snizuju, u odnosu na krute, naprezanje jezgre. Ako vijčani spoj samo neznatno prednapregnemo, ali ga opteretimo s toliko velikom pogonskom silom da je sila Fmin = 0, onda se u pogonu dijelovi u spoju odvajaju jedan od drugog pa nastaje labav spoj sa zračnošću Ae (slika llOđ). Promjenljiva pogonska sila F izazvat će tada neku

99

2.1. P riivrsni vijci

vrst udarnog naprezanja, koje vodi k lomu vijka zbog um ornosti ili do potpunog gubitka prednaprezanja, a time do odvijanja vijka ili matice. Prednaprezanje m ora stoga biti toliko visoko da to ne može nastati, a da i tzv. sjedanje za vrijeme pogona ne škodi spoju. Z a projektne proračune može se uzeti F Px 2 do 3F. Povišenje sile iznad sile prednaprezanja je diferencijalna sila Fd —F —~^ €s l + e B/es

(49)

Grubim približavanjem može se izračunati odnos skraćenja i produženje iz odnosa: eB/esx —~ r 1 - 7 B/ s 3k0 I s E E v u N /m m 2 Z s u mm j u mm E u N /m m 2

kg

(50) v '

m o d u l elastičnosti m aterijala vijka, ste g n u ta d u žin a dijelova u spoju (si. 109), pojedinačne debljine steg n u tih dijelova u spoju, m o d u l elastičnosti stegnutih dijelova u spoju, fa k to r oblika » 1 k o d k ru tih vijaka, &d2/d2 f k o d elastičnih vijaka, gdje je d f sm anjeni pro m jer stru k a vijka (vidi si. 106).

U vijčanom spoju bit će onda najveća sila najmanja sila 2 . 1 .8 .

Fmax = F p+ Fd Fmin = Fmax- F

(51) (52)

Čvrstoća uzdužno opterećenih vijaka

D a bi se izbjegle plastične deformacije, vijak ni na kojem mjestu ne bi trebao biti napregnut preko 0,8 granice tečenja. Budući da je granica tečenja u dijelu vijka koji nosi navoj viša od one u glatkom struku, zbog smanjenja mogućnosti tečenja, vlačna naprezanja računam o u presjeku koji preuzima naprezanja, a koji je i veći od presjeka jezgre, pa je stoga: vlačno naprezanje u presjeku koji prenosi naprezanje: (7= — ^ ^ 0 ,8
(53)

vlačno naprezanje u n a p o n sk o m presjeku, najveća sila u vijku p rem a jed n a d ž b i (51), presjek p re k o kojeg se p renosi nap rezan je (vidi tab licu 30), n a jm a n ja granica tečenja m ate rijala vijka (vidi tab licu 32).

Kod elastičnih vijaka vlačno naprezanje u elastičnom (suženom) struku ne smije doseći granicu tečenja, pa je stoga: vlačno naprezanje u elastičnom struku G—FmaJAf ^ 0 , 8 < jt (5 4 )
K od dinamičkog naprezanja, dakle kod jednosm jerno ili izmjenično pro mjenljive pogonske sile (slike 1 1 0 b i c) bit će am plituda naprezanja svedena

100


na presjek jezgre, jer kroz taj presjek teče tok sila. Općenito se naprezanje uzima do oko 0,7 od amlitude čvrstoće oblika, pa je prem a tom e: amplituda naprezanja (ia u N /m m 2 Fd u N Aj u mm2 (ta o u N /m m 2

cra = 0,5 F J A ^ O J
(55)

a m p litu d a n a p rez an ja u jezgri vijka, diferencijalna sila p rem a jed n a d ž b i (49), presjek jezgre vijka (vidi tablicu 30, str. 85), a m p litu d a čvrstoće o b lik a jezgre vijka p rem a jed n a d žb i (56) (vidi i sliku 104).

Grubim približavanjem bit će: amplituda čvrstoće oblika (Ta o U N /m m 2 fcj k2
oAOx k 1 ■k 2 - oA

a m p litu d a čvrstoće fa k to r n a čin a izrade fa k to r o b lik a m atice a m p litu d a čvrstoće (n o rm alan slučaj).

(56)

o b lik a jezgre vijka, p re m a tablici 34, prem a tablici 34, rezanog ili valjanog vijka p rem a slici 111

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

rezano ili valjano

profil naknadno tlačen

poboljšan -valjan

profil kaljen

jezgra naknadno valjana

ki

1

1.2

1,3

1,4

1,6

Matica

tlačna matica

prekrivena matica

matica s utorom

Al-matica

SL-, Bzmatica

vlačna matica

k2

1

1,05

l.t

1,1

1,15

1,2

finoća navoja d /R —

Slika 111. A m p litu d a čvrstoće jezgre rezanog ili valjanog vijka (orijentacioni podaci)


101

Statički opterećene krute vijke treba računati prema jednadžbi (53), a statički opterećene elastične vijke prema jednadžbi (54). Dinamički opterećeni kruti vijci računaju se prema jednadžbam a (53) i (55), a dinamički opterećeni elastični vijci prema jednadžbam a (54) i (55). Kod 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

ov = F /A }

(57)

<7V u N /m m 2 vlačno naprezanje jezgre sam om p o g o n sk o m silom, F u N p o g o n sk a u zdužna sila u vijku, Aj u m m 2 presjek jezgre vijka (vidi tablicu 30).

Dopuštena vlačna naprezanja jezgre samom pogonskom silom, prema tab lici 35. Kod pretežno mirnog opterećenja dovoljno je i u strojarstvu prednapregnute vijke računati prem a jednadžbi (57). Kao dopušteno vlačno naprezanje jezgre uzima se općenito
Naprezanje

opter ićenje H HZ 112

112

Dizalice

100

110

Visokogradnja

140

160

112

128

Visokogradnja vlak

odrez Dizalice3) Visokogradnja

opter ícen je H HZ 150

Sirovi vijci DIN 7990 (JU S M.B1.068) 4.61) 5.22) opter ićenje H HZ

150 '

112

112

140

154

100

100

210

240

112

126

168

192

70

80

opter *ćenje H HZ

trv 140

154

70

80

160

180

r.

280

320

420

480

240

270

280

320

420

480

160

180

bočgi tlak Dizalice3)

') Za dijelove od St 33, odn. C. 0000 ili St 37 Č. 0360 2) Za dijelove od St 46, Č. 0480 ili St 52, C. 0561 ') Samo za višcrezne spojeve: kod jednoreznog ^ 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 IN 609 i 610 (JUS M.B1.064 i 065), (si. 112a), u čeličnim konstrukcijam a D IN 7968. Struk vijka m ora nalijegati prileglim dosjedom u provrt, da zbog zračnosti ne budu prošireni udarima. Zbog njihovog točnog nalijeganja prikladni su i za prijenos promjenljivih sila. Dosjedni vijci fiksiraju spojene dijelova točno jedan prem a drugome.

102


2. Stezne ljuske (tuljci) D IN 7346 (lake) i D IN 1481 (teške), od pernog čelika (čelika za opruge) (slika 112b). One su prorezane po duljini i dovoljno je da provrti budu samo 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, kao i dosjedni vijci, sjesti u provrt prileglim dosjedom, ali mogu prenijeti veće sile nego dosjedni vijci. Nisu obuhvaćeni standardom . 4. Prolazni vijci DIN 601, 912 i 931 (JUS M.B1.050, 120 i 051) (slika 112d), koji se m oraju toliko snažno pritegnuti da se poprečna sila F prenese trenjem naležnih površina dijelova u spoju. Oni su najjeftiniji, ali nisu prikladni za udarne, a naročito za izmjenično promjenljive sile. Da se osiguraju položaji dijelova u spoju, pogodno je dodati zatike.

Slika 112. P oprečno opterećeni vijčani spojevi a) dosjedni vijci; b) stezne ljuske; c) elastični tuljci; d) pro lazn i vijci s m aticom

Dosjedni vijci, stezne ljuske i elastični tuljci napregnuti su kao zakovice na odrez i naprezanje bokova provrta i stoga j e : naprezanje na odrez naprezanje bokova provrta F u N xa u N /m m 2 A u mm2 u, u N /m m 2 d u mm s u mm

-■F/A F (7,= d ■s

(58) (59)

p o p rečn a po g o n sk a sila n a je d n o m vijku, naprezanje n a odrez, m jerodavni presjek vijka ili drugih elem en ata opterećenih na odrez, nap rezan je b o k o v a p ro v rta, vanjski pro m jer nosećeg dijela vijka ili elem enta opterećenog n a odrez, n ajm an ja nosiva duljin a na vijku ili elem entu o p terećenom na odrez.

Dopuštena naprezanja za visokogradnju i gradnju dizalica vidi u tablici 35. U strojarstvu se može uzeti r adop~ 0 ,6 oT za m irno opterećenje ^ 0 ,4
103

2.2. P okretni vijci

porasti na veličinu otpora trenja (opasnost od klizanja!). Pretpostavimo da je za metale p 0x 0 , 1 2 tada za taj primjer vrijedi: sigurnost prianjanja Fp u N F u N

SH—p0 ■F P/ F » 0,12 FP/F ^. 1,3

(60)

sila p re d n ap re za n ja vijka [u d an o m slučaju jed n a d ž b a (47)], p o g o n sk a sila za pojedini vijak.

2.2. Pokretni vijci (vijčani pogoni) 2.2.1. Navoj, materijali Vijke pom oću kojih se okretno gibanje pretvara u uzdužno nazivamo vretena. Takvi su primjerice matice vretena na tokarilicam a, tlačna vretena na prešama, ventilska vretena na zapornim organima i si. Jedan primjer pokazuje slika 113.

Budući da oštri navoji imaju premale uspone, vijci za pokretanje najčešće dobivaju trapezni navoj DIN 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 standarda i jedva se još upotrebljavaju. Za primanje jednostranih tlačnih sila naročito su prikladni pilasti navoji D IN 513 (JUS M.B0.070 do 074) si. 114c, tablica 36 i si. 115). Njihovi bokovi, koji leže gotovo okom ito na smjer pritiska, bolje prim aju uzdužne sile nego šiljati navoji. a) i> c)

Slika 114. N avoj vijka za p o k re ta n je (P k o rak , ¡i kut profila, /i, d u b in a navoja, W, nosiva dubina navoja, R polum jer zaobljenja, d prom jer navoja, il2 pro m jer jezgre. d 2 prom jer bokova) a) trapezni navoj; h) plosnat navoj: t j pilast navoj

Brže uzdužno gibanje matice vretena možemo postići viševojnim vrete nima (si. 116), kod kojih se oko jezgre ovija više navoja (n navoja) jedna uz drugi.

104


Uspon

Ph = P n

(61)

P u m m k o ra k n avoja = n broj navoja.

uspon jed n o v o jn o g navoja,

Tablica 36. Dimenzije (mm) trapeznog i pilastog navoja ISO trapezni navoj D IN 103, (JU SM .B0.060 do 064) P

*3

// ,

r2

P

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

14 16 18 20 22 24 28 32 36 40 44

h3 8 9 10 11 12 13 15 17 19 21 23

7 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22

d2 = V—0,5 P, d3= d -2 A ,

Pilasti navoj D IN 513 do 515, (JUS M.B0.070 do 074)

Ri

P

*3

«,

R

P

h3

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,74 2,60 3,47 4,34 5.21 6,07 6,94 7,81 8,68

1,5 2,25 3 3,75 4.5 5,25 6 6,75 7,5

0,25 0,37 0,50 0,62 0,75 0,87 0,99 1,12 1,24

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 10,5 12 13,5 15 16,5 18 19,5 21

1

* * 1,49 1,74 1,99 2,24 2,48 ; 2,73 2,98 3,23 3,48 '

d2—d--0,682 P đ3= d -- l h 3

mm

prom jer navoja

ti

Slika 115. K o m binacija za IS O -tra p ez n in av o j D IN 103 (JU S M .B0.060 do 064) (vri jed it će v jerojatno i za pilast navoj)

Slika

116. Je d n o h o d n i ili višehodni navoji a) jed n o h o d a n trapezni n a voj; b) p e te ro h o d an trapezni navoj

2.2. P okretn i vijci

105

Dobre uvjete klizanja na bokovima stvaraju matice od bronce [Al-bronca D IN 1714 (JUS C.D2.303 i 104), kositrena bronca D IN 1705 i 1716 (JUS C.D 2.102 i 305) te crveni lijev D IN 1705. Vidi tablicu 74 i 75 str. 202 i 203] ili sivi lijev kod kaljenih čeličnih vretena. 2.2.2. Sile, trenje, iskoristivost, samokočnost

N a vreteno sa slike 117a tlači matica opterećena pogonskim pritiskom F. Nju treba okretanjem vretena podignuti, tj. treba okretati ručno kolo. Matica se dakle, sama ne okreće, ona podiže npr. teret koji na nju djeluje silom F.

Slika 117. P odizanje tere ta s vijkom za p o k re ta n je a) shem a p o g o n a ; b) h o d vretena; c) sile m atice na razvijenu plo h u n avoja vretena; d) trenje na p o tp o rn o m ležaju

Navoj matice tlači svojim bokovima na bokove navoja vretena. Uz pretpos tavku jednoličnog nošenja svih bokova, zamišljamo da je ukupna sila razdije ljena na pojedine bokove obuhvaćena jednom normalnom silom Fn, sa hvatištem u jednoj točki na središnjici boka. Prema tome, ta sila stoji okom ito na bok vretena. Zbog prikaza odnosa sila, i to djelovanja sile matice na vreteno, iscrtan je na slici 117b jedan navoj i predočen u razvijenom stanju na slici 117c.

106


N orm alna sila Fn stvara otpor trenja Fn • p, gdje je p koeficijent trenja. Sila Fnrastavlja se u norm alnu uzdužnu silu ¡F1 i radijalnu silu F r. Sila F j daje sa Fn • p rezultantu R. Sile F x i R zatvaraju m eđusobno kut trenja q'. Rezultanta R rastavlja se sada na obodnu silu F, i aksijalnu pogonsku silu F. Da bi se s vretenom ta sila F mogla savladati, treba vreteno na bočnom prom jeru d2 okretati obodnom silom F t, tj. sa momentom torzije vretena

T = F l r2

T u N cm m om ent torzije vretena, fj u N o b o d n a sila n a srednjem r2 u cm srednji p o lu m jer d j 2.

(62)

pro m jeru vretena,

Iz slike 117c proizlaze slijedeći geometrijski odnosi: tan a = — a2 ■jr

(63)

ta n e ' = _ ^ cos p

(64)

sa / t s 0,03 do 0,05 s čisto dorađenim i dobro podm azanim bokovima. j?=15° kod trapeznog navoja i /? = 3° kod pilastog navoja. Obodna sila pri dizanju

F, = F • tan (a + q')

(65)

Kod jednog okreta podigne se teret za uspon Ph i time se obavlja korisna radnja F • Ph. N a vretenu je za ovo dizanje potrebna radnja F, • d2 - n. Odnos ovih dviju radnji je ■i ■ ■ jiskoristivost pri■dizanju

' P h — = --------------ta n a rjh= F------Ft - d2 - n ta n ( a + g')

(6 6 )

Ako na vreteno ne djeluje okretni moment (ručno kolo slobodno), sila F pokrenut će vreteno okretanjem natrag. Budući da je smjer okretanja promije njen, promijenit će se i otpor trenja, u suprotan smjer. Sila F matice djeluje stoga na vreteno sa: obodnom silom spuštanja

F t = F • tan (a —q')

(67)

Korisni rad je sada F, • d2 • n, a potrebni rad F • Ph. Stoga je • • iskoristivost pri spuštanju

Ft - d2 - n tan (a —q') ns—------------= -------------F • Ph tan a

(6 o)

Ako je onda je tan (a —q ') ^ 0 , tako da je i 0. To je samokočnost i nijedna, bilo kako velika sila F, nije u stanju vreteno okretati natrag. Spuštanje je onda, kao i pri odvijanju pričvrsnih vijaka, moguće samo okretnim momen tom u suprotnu smjeru. Sam okočnost je često poželjna kao osiguranje protiv povratnog hoda vretena. Još treba uzeti u obzir da se vreteno podupire na aksijalni ležaj koji drži ravnotežu pogonskoj sili F. Pri okretanju vretena m ora se svladavati i trenje F ■pa, koje nastaje na površini naslanjanja ojačanja vretena na ležaj (slika 117 d). Prem a tome, pogonu (ručno kolo) treba dodati daljnji moment okretanja i to:

107

2.2. P okretni vijci

moment trenja ležaja Tk u N cm F u N fia

Rsr u cm

TR= F ■/ta ■R sr

(69)

m om ent tren ja ležaja, opterećenje (pogonska uzd u žn a sila), koeficijent kliznog tren ja n a površini n a slan jan ja ojačan ja vretena na ležaj, « 0 ,0 5 za d o b ro podm azivanje m ašću, « 0 ,0 0 5 a k o je oslonac u valjnom ležaju, srednji polum jer oslonca, o d n o sn o ležaja.

Za podizanje matice opterećene silom F treba na ručnom kolu upotrije biti: pogonski moment okretanja Tpt = T + T R= F- tan (a + p') r2 + F ■pa ■R st (70) Time se znatno pogoršava stupanj korištenja takvog vijčanog pogona. Tri dizanju se u jednom okretaju obavlja koristan rad F ■Ph, na ručnom kolu potreban je za to pogonski rad Ft ■d2 ■n + F ■ Dsr ■n. Odnos ova dva rada vodi nas do ukupne iskoristivosti za vijčani pogon: ukupna iskoristivost

n = -------------------------------t a n f r + p') | pim-D „ -n tan a Ph

(71) '

1

Položaj vretena (vertikalno, horizontalno ili koso) praktički uopće nije važan. Pod dizanjem razumije se u načelu uzdužno gibanje suprotno smjeru sile, a pod spuštanjem uzdužno gibanje u smjeru sile.Umjesto ručnog kola može, naravno, biti i koji drugi pogon, kao m otor ili prigon.

2.2.3.

Čvrstoća

Presjek jezgre vretena opterećen je uzdužnom pogonskom silom na vlak ili tlak, a m omentom okretanja na torziju: Vlačno ili tlačno naprezanje o = F /A •

(72)

Torziono naprezanje

(73)

a u N /m m 2 t u N /m m 2 F u N Tv, u N m m

d} u mm

i % Tpr/0,2 d\

vlačno o d n o sn o tlačno nap rezan je u vretenu, to rzio n o naprezanje u vretenu, p o g o n sk a u zdužna sila, o k re tn i m om ent, koji o pterećuje vreteno p re m a jed n a d žb i (70). A ko je p o tp o rn i ležaj n a pogonskoj stra n i (gore), ta d a prem a jed n a d žb i (62) tre b a staviti 7j,r = T, p ro m je r jezgre v retena (tab lica 36) ,

O ba naprezanja sastavljaju se u: ekvivalentno (reducirano) naprezanje

(74)

Prema iskustvu se u norm alnom slučaju za dopušteno ekvivalentno napre zanje trapeznog navoja može uzimati: adon«: 0 , 2
108


Zbog malog djelovanja zareza kod pilastog navoja (veće zaobljenje korijena navoja) bit će odap % 0,25 a M pri jednosm jerno promjenljivom opterećenju i »0,16 2,6 do 6 (75) X2• o kod A<90: Sigurnost protiv izvijanja po Tetmajeru

- X- k Sk= -

^ 1,7 do 4

(76)

E u N /m m 2 m o d u l elastičnosti m aterijala v reten a za čelik * 200000 N /m m 2, X stu p a n j vitkosti vretena, = 8 lmas/d 3 za način izvijanja 1, = 4 lmax/d 3 za n ačin izvijanja 2,
Slika 118. U o b ič ajen a izvijanja k o d vijčanih vretena

Male vrijednosti za sigurnost izvi janja uzimaju se u povremenom pogonu, velike u trajnom pogonu. Osim toga treba obaviti izbor tražene točnosti rada (deformacija za vrijeme pogona). K od X < 50 otpada kontrola na Sk. Budući da bokovi navoja vretena i matice kližu jedan po drugome, oni se troše. D a bi se trošenje držalo u podnošljivim granicama, dopušteni je bočni tlak navoja po iskustvu pdop 2 do 7 N /m m 2 za lijevano željezne matice, dok je za brončane matice pdop 5 do 15 N /m m 2 (manje vrijednosti u trajnom pogonu, velike vrijednosti u povremenom pogonu ili kod visoko vrijednog m aterijala matice otpornog na trošenje i kod kaljenih vretena). Bočni tlak p u N /m m 2 F u N P u mm m u mm d2 u mm H j u mm

F P m • d 2 - n- / /, tla k b o k o v a n avoja, p o g o n sk a uzd u žn a sila, k o ra k navoja, nosiva visina m atice, srednji p ro m je r navoja, nosiva d u b in a n avoja (vidi si. 114).

(77)

2.3. Spojevi glavine

109

2.3. Spojevi glavine 2.3.1. Spojevi uzdužnim klinom Uzdužni klinovi smješteni su pod prednaprezanjem u utor vratila i glavine i to je spoj ostvaren silom i oblikom. Klinovim a se spajaju i torziono povezuju s vratilom remenice, zupčanici, zamašnjaci, koljenčasta vratila, poluge, glavne spojke i si. Uzdužni su klinovi prikladni za manje i srednje brzine vrtnje (pri većoj brzini vrtnje dolazi do osjetljive neuravnoteženosti). Zbog toga što su neosjetljivi na onečišćenja, upotrebljavaju se uglavnom za poljo privredne i građevne strojeve i transportne 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). N a slici 119 b prikazan je spoj s uložnim klinom, a na slici 119d spoj s utjernim klinom. Navlačenjem glavine ili zabijanjem klina se trbušnom stranom klina pritiskuje dno utora u vratilu, a hrptom dno utora u glavini (slika 119e). Ovaj radijalni tlak p, omogućuje prijenos torzionog m om enta pom oću veze silom. Radijalni tlak ne m ora kod utornih klinova biti dovoljan za ukupni prijenos sile. Naime, ako torzioni moment prijeđe m om ent prianjanja, onda se i bokovi uzdužnog klina uključe u prijenos torzionog momenta. Torzioni se moment onda prenosi i bokovima u vratilu i glavini površinskim tlakom p.

Slika 119. Spoj uzdužnim klinom a) uložni klin; b) spoj s uložnim klin o m ; c) u tjerni k lin ; d) spoj s utjernim klinom ; e) rad ijaln i tlak k lina p r i bočni tla k p

Zabijanjem klina rasteže se glavina, a stlači se vratilo. Zbog toga nisu više centrični jedno prem a drugome (si. 120a). N a mjestu uklinjenja se vratilo i glavina dodiruju posredno preko klina, a na suprotnoj strani dodiruju se neposredno. U tom slučaju to je dodir u dvije točke. Stavimo li dva klina koji su odm aknuti za 1 2 0 °, dobivam o dodir u tri točke (si. 1 2 0 b), što je povoljno za promjenljivo i udarno opterećenje. D a bi se postigla mala ekcentričnost između vratila i glavine, prikladan je prilegli dosjed.

110


Slika 120. E kscentrično sjedanje glavine i v ratila n a k o n uklinjenja: a) d o d ir u dvije točke; b) do d ir u tri točke

Da bi se smanjilo djelovanje zareza, treba u vratilu i glavini zaobliti bridove korijena utora. Zbog toga su i sa klina skinuti bridovi. Materijal za klinove je St 50-1K, Č. 0545.5, a kod visine klina preko h = 25 mm je St 60-2K Č. 0645,5. Na slici 121 prikazani su spojevi sa standardnim uzdužnim klinovima:

Slika 121. U zdužni klinovi a) uložni klin A D IN 6886 (JU S M .C 2 .0 2 0 i 021); b) u tjerni klin B D IN 6886 (JU S M .C2.021); c) klin s nosom D IN 6887 (JU S M .C2.030, 031); d) o b a o udubljen klin D IN 6881 (JU S M .C2.022); e) o b a o udub ljen klin s nosom D IN 6889 (JU S M .C2.032); f ) p lo sn a t klin D IN 6883 (JU S M .C2.021); g) p lo sn a t klin s nosom D IN 6884 (JU S M .C2.031); h) segm entno pero D IN 6888 (JU S M.C2.050)

111


1. Uložni klin D IN 6 8 8 6 (JUS M.C2.021) koji ima okrugle čeone plohe, budući d a je utor u vratilu izrađen glodanjem prstastim glodalom (slika 1 2 1 a). Naziva se klin A. Dimenzije vidi u tablici 37. 2. Utjerni klin D IN 6 8 8 6 (JUS M.C2.021), s ravnim čelima (slika 121 b). Zove se klin B. Dimenzije vidi u tablici 37. 3. Klin s nosom D IN 6887 (JUS M.C2.031) ima nos za zabijanje, koji ujedno služi i za njegovo izvlačenje (si. 1 2 1 c) 4. Obli udubljeni klin D IN 6881 (JUS M.C2.022). Njegov je trbuh prilagođen obliku vratila, tako da vratilo nema utora. Glavina se može nakliniti na bilo kojem mjestu vratila (si. 121 d). Obli klinovi prenose torzioni moment samo pritiskom sile. 5. Obli udubljeni klin s nosom D IN 6889 (JUS M.C2.032) (si. 121c). Za njega vrijedi sve što je rečeno pod 3 i 4. 6 . Plosnati klin D IN 6883 (JUS M.C2.021) za koji vratilo treba da bude zaravnano (slika 1 2 1 f). I plosnati klinovi prenose pretežno pom oću veze silom, ali oni prenose veći moment torzije nego obli udubljeni klinovi. 7. Plosnati klin s nosom D IN 6884 (JUS M.C2.031) (si. 121 g). Za njega vrijedi sve što je rečeno pod 3 i 6 . 8 . Segmentniklin dan u standardu D IN 6 8 8 8 (JUS M. C2.050) sam se podešava prem a nagibu utora ''\ m glavine (si. 1 2 1 h). Iznimno mjesto zauzimaju tangen cijalni klinovi D IN 271 i 268 (JUS Slika 122. Spoj s M.C2.040 i 041) (si. 122). Dva za 120° tangencijalnim (iznimno za 180°) zaokrenuta para kli klinom nova (nagib 1:60 do 1 : 1 0 0 ) ostvaruju vezu zabijanjem s čela. O bodnu silu preuzima uvijek samo po jedan par tangen cijalnih klinova bez obzira na vezu silom između vratila i glavine, tako da svaki par klinova nosi samo u jednom smjeru i smanjuje opterećenje drugog para. Tablica 37. Dimenzije (mm) za utjerni klin, uložni klin i klin s nosom prema D IN 6886 i 6887, (JUS M.C2.020, 021 i 031) (vidi si. 121)
i više od

10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75

do

12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85

bxh

4x 4 5x 5 6x 6 8x 7 10x 8 12 x 8 14 x 9 16x 10 18x11 20 x 1 2 22 x 14

U

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

h

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

do

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

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

bxh

'i

h

25 x 14 28 x 16 3 2 x 18 36x20 40x22 45x25 50x28 56x32 63x32 70x36 80x40 90x45 100x50

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


Zbog čvrstoće klinovi se stavljaju na najdeblja smjesta glavine, ako je potrebno ispod paoka, a u dijeljenim glavinama pored naležnih površina. Budući da zbog povremenih neodređeno visokih opterećenja i izradnih odstu panja nije moguće provesti točan proračun čvrstoće, računa se s bočnim tlakom p, zanemaruje se prednaprezanje i uspoređuje s dopuštenim iskustve•nim vrijednostima. Stoga vrijedi z a : F (78) utjerne i uložne klinove p ~ --------------; 0,5 • h ■/, • i F

pločaste klinove

px—— ' t2 h ' ' l/ F T p x —j t -K

tangencijalne klinove

(79) (80)

F oble udubljene i plosnate klinove p x ----- - 2 - — 0 ,1 o • • i p u N /m m 2 Ft u N h u mm /, u m m i t2 u mm l u mm t u mm b u mm

(81)

bočni tla k klin a, odn. u to ra g lavine; k o d o b lih ud u b ljen ih i p lo sn a tih k linova ra d ijaln i tla k p T(vidi si. 119), o b o d n a sila n a v ratilu = T/r, gdje je T o k re tn i m o m en t koji se prenosi, a r = d/2 p olum jer v ratila, visina klina, nosiva duljina, broj klinova n a obo d u , d u b in a u to ra glavine, duljin a segm entnih klinova, d u b in a u to ra za tangencijaln e klinove, širina oblog ili p lo sn a to g klina.

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

Dijelovi spoja

utom i klin, pero

pri lakin udarima jedno strano izmje nično glavi la od Č SL SL Č 100

60

70

45

pri jakin udarima izmje nično jedno strano glaviita od SL SL c Č 80

40

35

20 60

tangencijalan klin

-

-

140

80

-

-

90

zaobljen klin

65

40

33

20

50

25

33

20

plosnat klin

85

50

43

25

70

35

43

25

2^3.2. Spojevi perima (klinovi bez nagiba) Ako se ne može dopustiti ekscentričnost koja nastaje kod spoja s uzdužnim klinovima između glavine i vratila, kao npr. u zupčanim prijenosnicima, onda upotrebljavam o pera bez klinastog nagiba s paralelnim trbušnim i hrptenim plohama. Bokovi pera m oraju u utoru čvrsto prilijegati da ne bi prigodom vrtnje bili deformirani. Između pera i donje plohe utora glavine ostaje obično zračnost (si. 123 a i b). Pera prenose samo pom oću veze oblikom.

113


Pera na kojim a se za vrijeme pogona m oraju glavine pomicati, kao na pr. pomični zupčanici, dobivaju lagan bočni dosjed i učvršćuju se u vratilu cilindričnim vijcima D IN 84 (JUS M .B I. 100do 105) (si. 123c).

Slika 123. Spojevi s p e ro m : a) rem enica s v ra tilo m ; b) vodeća rem en ica; c) aksijalno pom ičan zupčanik s vratilom o b lik A

o b lik C

oblik B

J oblik E

o b lik F

oblik C

J

o b lik D

~B T

o b lik H

a

oblik J

Slika 124. O blici pera prem a D IN 6885 (JU S M .C2.060 do 062) oblik A s ok ru g lim čelom bez vijka; oblik B s ravnim čelom bez vijka; oblik C s o kruglim čelom za pritezni vijak; oblik D s rav n im čelom za pritezni vijak; oblik E s o kruglim čelom za d v a p rite zn a vijka i je d a n ili dva vijka za vađenje p e ra o d 1 2 x 8 dalje; oblik F s ravnim čelom za dva učvrsna vijka i je d a n ili dva vijka za vađenje p e ra; oblik G s ravnim čelom , k o sin o m i priteznim vijkom ; oblik H s ravnim čelom , k o sin o m i d v a p rite zn a vijka; oblik J s ravnim čelom , kosinom i steznim tuljcom 8 Elementi strojeva


114

Standardna pera, po D IN 6885 (JUS 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 naponskim zatikom. Dimenzije pera vidi u tablici 39. Proračun se vrši kao kod utornih klinova na bočni tlak prema jednadžbi (78), a dopušteni bočni tlakovi prem a tablici 38. U pogonu s prekidima mogu se uzeti 1,5 puta veće vrijednosti. Kod većeg broja pera po obodu uputno je vrijednosti množiti sa 0 , 8 zato što jednako opterećenje svih pera nije vjerojatno. Tablica 39. Dimenzije (mm) pera prema DIN 6885 (JUS M.C2.060 do 062)

bxb

2x2 3x3 4+4 5x5 6x6 8x7 10x8 12x8 14x9 1 6x10 18x11 20 x 12 22 x 14 25 x 14 28 x 16 3 2 x 18 36x20 40x22 45x25 5 0 x 28 56x32 63x32 70x36 80x40 90x45 100x50

Za vratilo promjera i do više od

Visok oblik - ----------- -— Sit zračnošću

s prijeklopom 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 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 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

6 8 !0 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440

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

1,2 + 0,1 1,84 0,1 2 ,5 + 0 ,l 3,0 + 0,1 3,5 + 0,! 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

12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130

17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130 150

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

1,2 + 0,1 !,6 + 0,1 2 +0,1 2,4 + 0,1 2,2+ 0,1 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

. .. .

Vijak za istiskivanje i učvršćenje DIN 84

Visok oblik za alatne strojeve

------------ ...... ............... h

h

3 +0.1 3.8 + 0.1 4,4 + 0,1 5,4+ 0,2 6 + 0,2 6 + 0 ,2 6 ,5 + 0 ,2 7,5+ 0,2 8 + 0 ,2 8 + 0,2 10 + 0 ,2 10 + 0,2 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 M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M

3x 8 3 x 10 4 x 10 5x10 5 x 10 6 x 12 6+12 6 x 15 8 x 15 I0 x 18 10x20 12x22 12x25 12x28 12x30 12x35 12x35 16x40 16x45 20x50 20 x 55

M M M M M M M M M M M M

3x8 3x10 4 x 10 5x10 5 x 10 6x12 6 x 12 6x15 8x15 10 x 18 10x20 12x22

Nizak oblik 5x3 6x4 8x5 10x6 12x6 14x6 16x7 18x7 20x8 22x9 25x9 2 8 + 10 32 x U 36 x 12

0 ,8 + 0,1 1,1+0.1 1.4+0, t 1,8 + 0,1 1.6+0.1 1.4+0.1 1,7+0,1 l,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

t

1 pri čvrstom iosjedu: utor u vratilu b P9, u glavini 6 P9 pri lakom dosjedu: utor u vratilu b J9, u glavini b N9.


1 15

U gradnji alatnih strojeva i m otornih vozila prevladava jeftino segmentno pero D IN 6 8 8 8 JUS M.C2.050) (si. 125, tablica 40). Proračun pomoću jednadžbe (79) i tablice 39.

Slika 125. Spojevi segm entnim perom p rem a D IN 6888 (JU S M .C2.050) Tablica 40. Dimenzije (mm) segmentnog pera DIN 6888. (JUS M.C2.050) (si. 125) Sprega bxh

11 za promjer vratila
i/2 + 0,5

Red

Red

A

B

B A

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

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

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

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,! 2 ,9 + 0,1

1,8 + 0,1 2.9+ O J

1 +0,1 1 +0,1

1 +0,1 1 +0,1

3 x 3,7 3 x 5 3 x 6,5

8 8 —

10 10 _

12 12 12

17 17 17

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

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

4 x 5 4 x 6,5 4 x 7,5

10 10

12 12 -

17 17 17

22 22 22

13 16 19

12,65 15,72 18,57

3 ,5 + 0,1 5 +0,1 6 +0,1

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

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

1.1+0,1 1,1+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 1,3+0,1 1,3+0,1

6 x 7,5 6 x 9 6x11

17 17

22 22

30 30 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 l ,7 + 0,1 1,7 + 0,1

8 x 9 8 x Ii 8 x 13

22 22

30 30 -

38 38 38

_

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 3 +0,1 3 +0,1

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

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 11,1+0,2 14.1+0,2

3.4+ 0,2 3,4+0,2 3,4+0,2

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

10 x 11 10 x 13 10 x 16

30 30

38 38 -

-

-

—

-

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

8*


116 2.3.3. Spojevi s klinastim vratilim a

Klinasta vratila imaju po opsegu parni broj visokih „klinova“, koje treba shvatiti kao pera (slika 126). Laka izvedba klinastih vratila obuhvaćena je standardom D IN 5462 (JUS M.C1.420), srednja izvedba D IN 5463, (JUS M.C1.421), a teška izvedba D IN 5464. Klinasta vratila za alatne strojeve DIN 5471 (JUS M.C 1.440) za 4 klina i D IN 5472 (JUS M.C1.441) za 6 klinova. Ime klinasto vratilo ostalo je iz nekadašnje oznake „klinovi bez nagiba” za pera. Za razliku od pera, simetrični presjek klinastog vratila onemogućava jednostrano 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

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 128b), sa zračnošću između prom jera provrta i vratila. Ovaj način centriranja teže se izvodi nego unutrašnje centriranje. Zbog točnog nalijeganja bokova naročito je prikladan za udarna i izmjenična opterećenja.

117


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

Slika 128. C en triran je k linastih profila a) u n u ta rn je c en trira n je; b) centriranje b o kova

Tablica 41. Dimenzije (mm) profila klinastih vratila i glavina (si. 126) Lagan red D IN 5462, odn. JUS M .CI.420 O znaka1) 6 x 23 x 26 6 x 26 x 30 6 x 28 x 32 8 x 32x36 8x 36x40 8 x 42x46 8 x 46x50 8 x 52x58 8x 56x62 8 x 62x68 10 x 72x78 10x 8 2 x 8 8 10x 9 2 x 9 8 10 x 102 x 108 10x 112 120

Srednji red D IN 5463, odn. JU S M.C1.421

Centriranje U nutarnje centriranje

Unutarnje ili bočno centriranje

x

O znaka1)

Težak red D IN 5464 O znaka1)

Centriranje

6 x U x 14 6 x 13x 16 6 x 16x20 6 x 18x22 6 x 2 1 x 25 6 x 23 x 28 6 x 26 x 32 6 x 28 x 34

3 3,5 4 5 5

10x 1 6 x 2 0 10x 18x23 10x21 x 26 10x23x29 10x26x32 10x28x35 10x32x40 10x36x45 10x42x52 10x46x56

Unutarnje centriranje

6 6 7

8x 32x38 8 x 36 x 4 2 8x 42x48 8 x 46x54 8x 52x60 8 x 56x65 8 x 62x72 10 x 7 2 x 8 2 10x 82 x 9 2 10x 92 x 102 10 x 102 112 10 x 112x125

U nutarnje ili bočno centriranje

16 x 52 x 60 16 x 56 x 65 16 x 62 x 72 16 x 72 x 82 20 x 82 x 92 20 x 9 2 x 1 0 2 20 x 102 x 115 20x112x125

x

Centriranje

U nutarnje ili bočno centriranje

Bočno centriranje

Za alatne strojeve, unutarnje centriranje 6 klinova DIN 5472, JU S M.C1.441 oznaka2)

4 klina D IN 5471, JU SM .C1.440 oznaka1) 11 x 1 5 x 3 13x 1 7 x 4 16x20x6 18 x 22 x 6 21 x 25 x 8 24x28x8 2 8 x 3 2 x 10 32 x 38 x 10

36 x 42 x 12 42 x 48 x 12 46 x 52 x 14 52 x 6 0 x 1 4 58x65x16 62x70x16 68 x 78 x 16

21 x 2 5 x 5 23 x 28 x 6 26x32x6 28x34x7 32x38x8 36x42x8 42 x 4 8 x 10

4 6 x 5 2 x 12 52x60x14 58x65x14 62 x 70 x 16 68 x 78 x 16 72 x 82 x 16 78 x 90 x 16

82 x 9 5 x 16 88x100x16 92x105x20 98 x 110 x 20 105 x 120x20 115 x 130x20 130 x 145x24

') Oznaka = broj klinova x unutarnji prom jer dx x vanjski promjer d2. 2) Oznaka = unutarnji promjer dx x vanjski promjer d2 x širina klina b.

„K linovi” vratila su, kao i pera, opterećeni na bočni tlak. Zbog neizbježivih izradnih odstupanja nose samo 75 do 90% klinova. Uzevši to u obzir, računaju se kao utorni klinovi i pera, pa vrijedi:

118

2. R astavljivi spojevi F

Bočni tlak

P ~ k -— 2— «•/,■/

(82)

p u N /m m 2 bočni tla k klinova, o d n o sn o u to ra glavine, k fa k to r nošenja « 1 ,3 5 k o d u n u tarn jeg c en trira n ja, « 1 ,1 5 k o d bočnog cen triran ja, F, u N o b o d n a sila n a vratilu = T /rv gdje je T o k re tn i m om ent, koji se prenosi, a rl = d J 2 po lu m jer vratila, h u mm nosiva visina klina = 0 ,5 (d2 — d,), lt u mm nosiva d u žin a spoja, i broj k linova po obodu. Tablica 42. Dosjedi za klinasta vratila i klinaste glavine prema DIN 5465, (JUS M .CI.410 i 415) b Dosjedi za vratilo i glavinu

glavina

za unutarnje i bočno centriranje

. . .

vratilo pomično u glavini

Glavina nekaljena

Glavina kaljena

d, Glavina kaljena i nekaljena

dz Glavina kaljena i nekaljena

D9

F 10

H7

H 11

f9

d9

j

h8 ■^

e 8

f 7

f7

g6

|

k 7*)

1 1

unutarnje centriranje4)

p6 s6 vratilo čvrsto u glavini

s ‘ S) u6‘) u6

vratilo3) h8 j7 k 7 n6

vratilo pomično u glavini bočno centriranje

1 ; i [ i

| | j

h6 j6

i

1 i 1

J 6’ > k 66) m6 e8 f7 g6

e8

a II j6 k6 6 n6

!

—

| | i

k

6 m6

! i

n6

i

-

a II vratilo čvrsto u glavini

! !

u6 —

! j

i

-

!

—

3) Deblje tiskanim vrijednostima treba dati prednost. Za veće ili za manje zahtjeve na točnost biraju se ostale vrijednosti. 4) Pri unutarnjem centriranju pokazalo se korisnim odabirati širinu klina b u ovisnosti o toleranciji unutarnjeg promjera dx klinastog vratila. U tablici su pod „unutarnje centriranje" u susjednim stupcima navedene tolerancije za širinu klina b koje pripadaju tolerancijama unutarnjeg promjera dx . Primjerice, pri toleranciji f 7 za unutarnji prom jer klinastog vratila dx treba za širinu klina b nekaljene glavine birati toleranciju h 8. 5) Za područje od 1 do 6 mm. *) Za područje od 6 do 18 mm.

Dopušteni bočni pritisci prema tablici 38, za pera. Proračun presjeka vratila na savijanje i torziju vidi u 4.3.2. i 4.3.3. 2.3.4. Spojevi sa zupčastim vratilima Umjesto klinova mogu biti i zubi. Uobičajene profile zuba prikazuje slika 129, i to slika 129a trokutasti zupčasti profil D IN 5481 (JUS M .C 1.511), s trokutastim zubima (tablica 43), a slika 129 b evolventni zupčasti profil DIN 5480 (JUS M.C1.511) (tablica 44). Velik broj zubi može prenijeti i velike udarne sile. Povoljna je i mogućnost premještanja glavina od zuba do zuba, npr. za podešavanje poluga. Ozubljenja se mogu ekonomično proizvoditi odvalnim glodanjem. Uobičajeno je centriranje na bokovima. K od evolventnih prćfila

119


zuba moguće je i unutarnje i vanjsko centriranje. Kao primjer upotrebe slika 130 pokazuje pneum atsku 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 (JU S M.C1.511) O znaka1) 7x8 8 x 10 10x 12 I 2 x 14 15x 17 17x20 21 x 24 26x30 30x34 30x40 40x44 45x50 5 0 x55 55x60

rf, 6,9 8,1 10,1 12 14,9 17,3 20.8 26,5 30,5 36 40 45 50 55

rfs

4 8,1 10,1 12 ; i4,2 17,2 20 23,9 30 34 39,9 44 50 , 54,9 ; 60

-

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

-

O znaka1)

*

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

60x65 65x70 70x75 75x80 80 x 8 5 85x90 90 x 9 5 9 5 x 100 100 x 105 105 x 110 110x115 115 x 120 120x 125

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

60

*) Primjer označavanja: Trokutasto ozubljenje 12x14 DIN 5481 (JUS M .C l.511)

Slika 129. Profili ozub ljen ja; a) tro k u ta s t p r o f il; b) evolventni profil

Slika 130. L am eln a spojka s pneum atskim u kapčanjem (Strom ag G m bH , U n n a /W e stf.)

¿5

-

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

F

55*

120


Proračun se vrši kao kod klinastog spoja prema: tlaku na bokove

p ^ tk

F

!— h • /, • z

(83)

? u N /m m 2 tlak n a b o kove zubi, k fa k to r nosivosti * 2 kod tro k u ta sto g ozubljenja, % 1,35 kod evolventnog ozubljenja, Ft u N o b o d n a sila na vratilu = 7 7 r 5 odn. = Tjrn , gdje je T prenosivi ok retn i m om ent, a r 5 = f/5/2 odn. r0 =dn/2. Ii u mm nosiva visina zuba = 0 .5 (t/a —i / i ) kod tro k u ta sto g profila, = 0 ,5 (r/3 —d 2) kod evolventnog profila zuba, 1, u mm nosiva duljin a spoja, z broj zubi. Tablica 44. Dimenzije (mm) evolventnih zubaca zupčastog profila (navedene su samo one koje prvenstveno valja upotrijebiti) Spojevi zupčastih vratila s evolventnim bokovima zuba DIN 5480, (JU S M.C1.511) ni = 0,8 mm

wss 1,25 mm

4

z

4

=

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

6 7 8 10 n 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

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

m —2 mm

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

rfi = nazivni promjer u mm. 1 •ta II

iQ= z ■ni

2m

w = 3 mm

m = 8 mm

m = 5 mm

z

df

-

di

z

di

-

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

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

m = modul u mm d,= dx —0,2m

Primjer označavanja ozubljenja s d, = 120 mm i m = 3: Zupčasta glavina 1 2 0 x 3 D IN 5480

Dopušteni tlakovi na bokove prem a tablici 38. Proračun presjeka vratila na savijanje i torziju vidi u 4.3.2. i 4.3.3. 2.3.5. Spoj s poligonim profitnim vratilima Dok se kod klinastih i zupčastih spojeva vratila prenosivost okretnog m om enta postiže preko izbočina na vratilu (klinovi, zubi), kod poligonih profila (si. 131) raste prenosivost kontinuirano. Profili se mogu iznutra i izvana izrađivati u kvaliteti dosjeda 6 , tako da je osigurano točno centriranje. Budući da se na površini ne nalaze nikakve izbočine, jedva da može doći do zareznih naprezanja. Tablica 45 sadrži izmjere profila P3 za nalegli i čvrsti dosjed, te izmjere profila P C 4 za klizni i čvrsti dosjed, prem a podacim a tvornice


121

F ortuna—Werke, Stuttgart. Slika 132 kao prim jer prikazuje lopatice duhaljke povezane poligonim profilima.

Slika 131. P oligoni profil: a) P 3 za nalegli i čvrsti dosjed; b) P C 4 za klizni i čvrsti dosjed

Tablica 45. Dimenzije (mm) i dosjedi za poligone profile (prema Fortuna-W erke, Stuttgart — Bad C annstadt) Profil P 3 Dsr 13 14 16 18 20 22 25 28 32 36

e

Dv 13,9 14,88 17,0 19,12 21,26 23,4 26,6 29,8 34,24 38,5

0,45 0,44 0,5 0,56 0,63 0.7 . 0,8 0.9 1.12 1,25

12,1 13,12 15,0 16,88 18,74 20,6 23.4 26,2 29,76 33,5

Profil PC 4 DSf

e

40 45 50 55 65 72 80 90 100

1,4 1,6 1,8 2,0 2,45 2,8 3,4 4.0 4.5

Dv 42.8 48,2 53,6 59,0 69,9 77,6 86.8 98,0 109

37,2 41,8 46,4 51,0 60,1 66,4 73,2 82,0 91,0

Dsr

e

14,2 17 19 23 24 31 34 35 40 47

1,6 2 2 3 3 5 5 5 5 6

Dv

£>u

14 16 18 20 22 25 28 30 35 40

11 13 15 17 18 21 24 25 30 35

Dsr

e

52 55 60 65 72 86 96 106

6 6 6 6 6 8 8 8

DV 45 50 55 60 70 80 90 100

2>u 40 43 48 53 60 70 80 90

.

provrt

i

klizni

Dosjed prilegli

čvrsti

H 6, H 7

H 6, H 7

H 6, H 7

f 7, g 6, j 6

h 6, k 6

m 6, p 6, s 6

1 vratilo

Primjer označavanja profila P 3 odn. PC 4 sa Dsr= 5 0 m m 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. P oligonim profilim a P 3 povezane lopatice duh aljk e

O kretnim m omentom tlače vratilo i glavina jedno na drugo: najveći površinski tlak

(k ■e • 71 + 0,1 Dsr) /,

(84)


122 p u N /m m 2 F. u N

e u mm Dsr u m m /, u m m

najveći površinski tlak o b o d n a sila n a vratilu = T /rjr gdje je T prijenosni to rzioni m om ent i rsr = D J 2 srednji prom jer vratila, koeficijent profila = 1 ,5 kod profila P 3 , —2 kod profila PC 4, ekscentričnost profila prem a tablici 45. srednji pro m jer profila prem a tablici 45, nosiva duljina profila.

Kao orijentacija za izbor dopuštenih površinskih tlakova može se uzeti pdop~0,8 o T za čelične glavine, «0 ,8 oM za sivi lijev. Proračun 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 ogu se spajati bez zračnosti ako unutarnji i vanjski konus vrlo točno naliježu jedan na drugoga. Prem a D IN 254 konus l : x — D:k označuje opadanje prom jera konusa na dužini x za 1 mm (si. 134). Taj odnos daje kod krnjeg stožca (D —d):l= 1:x. K ut a zove se kut konusa. Pod nagibom konusa razumijeva se nagib 1 :2x izvodnice konusa, a a/2 je kut nagiba konusa (stošca).

Konični završeci vratila s konusom 1:10 za pričvršćavanje zupčanika i spojki obuhvaćeni su standardom D IN 749 i 750 za pom oćne strojeve D IN 73031, a za pumpe za podmazivanje sa D IN 746. Za držače alata upotrebljava se metrički konus 1:20 ili Morseov konus 1:19,002 do 1:20,047 (D IN 228, JUS K .D 0.011 i D IN 233) Ako pritegnemo spoj silom F p, na primjer pritezanjem vijčanog spoja prem a slici 133, onda na dodirnim ploham a (plastu stošca) nastaje veza silom, s tlakom naležnih površina p. S tom vezom pom oću sile može se prenijeti


123

okretni moment. Segmentno pero prem a slici 133 služi jedino za osiguranje položaja glavine u obodnom smjeru. Što je manji nagib konusa, to je veći dodirni tlak na naležnim površinama. Ako uzmemo u obzir otpor trenja na plastu konusa koji se suprotstavlja pritezanju spoja u njegovu uzdužnom smjeru, onda je: F (8 5 ) tlak naležnih površina p x --------------- e— ------jt ■DF • /F ■tan i 6 + ^ J p u N /m m 2 Fp u N

lF u m m p

tla k n aležnih pov ršin a k o n u sa, sila p re d n ap re za n ja pri osjetljivom p rite za n ju vijčanog spoja p rem a jed n a d žb i (47), stra n a 97, srednji pro m jer naležnih pov ršin a = 0 ,5 (D + d), aksijalna duljina naležnih pov ršin a (nosive površine), k u t tren ja %6° k o d o b ra đ en ih naležnih površina, tj. tan Q = /r a ;0 ,l,

a

k, u t k, o n u sa, t a n -*=

D F u mm

2

D~ d. 21

S tlakom p na naležnim površinam a spoj se može računati kao prešani stezni spoj (vidi 1.6, izrazi (37) do (43), strane 78 do 80). Ako nam je poznat okretni moment koji treba prenijeti, možemo izračunati obodnu silu Ft= T / R F, sa R F= D F/2. Iz obodne sile slijedi potreban tlak naležnih površina F •S p— ' 1 gdje je SHx 1,3 sigurnost steznog spoja, a v koeficijent prianjanja v ■k ■D { ■lf steznog spoja (tablica 28; strana 80). Iz jednadžbe (85) može se izračunati sila prednaprezanja Fp vijčanog spoja. Samokočnost nastaje kada je a ^ 2 g ili t a n p a se prem a tome kod popuštanja vijčanog spoja konični spoj ne bi sam od sebe rastavio i spoj bi ostao čvrsto stegnut. Za rastavljanje trebala bi dakle još jedna sila F L suprotna sili prednaprezanja Fp. 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 jedan s podijelje nom, a drugi s razrezanom glavinom. Ti su spojevi prikladni za kontinuirano uzdužno i poprečno podešavanje glavine. Budući da je veličina tlaka površina nalijeganja dosta nesigurna, razrezani stezni spojevi upotrebljavaju se samo kod relativno malih i jednoličnih okretnih momenata. Prema slici 135 je: F ■i tlak naležnih površina kod dijeljene glavine p x —^— (86) d ■l p u N /m m 2 Fp u N i d u mm / u mm

tlak naležnih površina, sila p re d n ap re za n ja jed n o g vijka, broj vijaka, p ro m je r vratila, ste g n u ta duljina.

124


D odirni tlak kod razrezanih glavina (si. 135 b) može se samo približno izračunati, jer je elastičnost glavine ovisna posebno o njezinom obliku (kruta izvedba nepovoljna je!). Korijen ureza može se zamisliti kao zglob (si. 135c), a stezne čeljusti kao jednokrake poluge.

S lika 135. Spoj sa steznom glavinom a) s dijeljenom g lavinom ; b) sa zarezanom glav in o m ; c) skica za p ro rač u n zarezane stezne glavine

Prema tome bit će tlak površina nalijeganja razrezane glavine

F •i h 'T d • l i2

(87)

p, F , i, d, l vidi legendu uz izraz (86), / ,, l2, u m m poluge p rem a slici 135c.

S tlakom površina nalijeganja mogu se spojevi proračunati kao navučeni [vidi 1.6, jednadžba (37) do (43), strana 78 do 80], ako stavimo D F=d. Zbog nesigurnosti proračuna preporučuje se sigurnost steznog spoja SH^1,8. D a bi se prilikom pritezanja vijka spriječilo predsavijanje dijelova glavine prije dodira s vratilom, treba za vratilo i glavinu predvidjeti nalegli dosjed. Samo uz tu pretpostavku vrijede jednadžbe (86) i (87). Uobičajeni materijali za glavinu su: čelik, čelični lijev, temper lijev, lijevano željezo. Treba provjeriti naprezanje na savijanje u opasnom presjeku. 2.3.8. Spojevi steznim elementima

Prstenaste opruge (si. 136) kao stezni elementi za spajanje bez zračnosti vratila i glavine pomoću veze silom, imaju dva stožasta prstena, koji ulaze jedan u drugi, izrađena od poboljšanog specijalnog čelika. Aksijalnim tlakom vijka prsteni

125


se radijalno šire, a površinski tlak p koji time nastaje izaziva, kao kod steznog spoja (vidi 1.6.) otpor 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).

Slika 137. Spojevi p rsten astim steznim elem entim a a) s jed n im steznim vijkom ; b) sa više vijaka Slika 136. P rsten aste op ru g e k a o stezni elem enti (Rincjspann KG, Bad H om burg)

Za pritezanje spoja može se, već prema izboru, predvidjeti jedan ili više steznih vijaka (si. 137). Polje tolerancije provrta glavine treba birati H7 do D = 44 mm, preko toga H8, polje tolerancije vratila h6 do d = 3 8 m m , iznad toga h8. U nepritegnutom stanju između provrta i prstena, te između prstena i vratila, postoji zračnost, ugradbena zračnost. Uzdužna stezna sila F 0 širi vanjski prsten, a sužuje unutarnji i uklanja najprije ugradbenu zračnost. Tek nakon povećanja uzdužne sile na F0 + Fv stvara se površinski tlak p, tj. Fp je efektivna zatezna sila.

Slika 138. R aspodjela tla k a n a elem ente sm ještene je d a n iza d rugoga

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 zakona 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


U tablici 46 je, osim dimenzija steznih elemenata, navedeno još i slijedeće: • potrebna 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 površinama između prvog unutarnjeg prstena i vratila, • dio otpora Fh, tj. otpor 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 uzdužnom smjeru, • dio okretnog momenta Th, tj. okretni m om ent trenja prvog steznog elementa uz površinski tlak od 1 N /m m 2, koji će pri djelovanju pogonskog okret nog m om enta spriječiti klizanje u obodnom smjeru. D a bi se na prvom elementu dobio površinski tlak p potrebna je za to pritezna sila vijka F, u N

F l = F 0 + F w• p

(88)

u k u p n a sila pritezan ja svih steznih vijaka zajedno, neovisno o bro ju elem enata sm ještenih je d a n za drugim ,

N

F w u ----------- = m m N /m m 2

ko risn i dio zatezne sile (tablica 46),

p u N /m m 2

poželjni, o d n o sn o p o tre b n i tla k p o v ršin a nalijeganja u sp o ju n a p rv o m elem entu.

Prem a tome će za spoj biti: prenosivi okretnimoment

T = k - T h -p

aksijalna silakoja se može prenijeti T u Nm Fa u N k

(89) Fa= k- Fh - p

najveći o k re tn i m o m en t sp o ja koji se m ože prenijeti, najveća aksijalna sila spoja k o ju m ožem o prenijeti, fa k to r sm anjenja p rem a b ro ju jed n o g iza dru g o g ug rađ e nih elem enata. Z a n = l je k = 1, za n = 2 je fe = 1,55, za n = 3 je fc = 1.86, za n = 4 je k = 2 (n = b roj elem enata spoja),

Nm T. u — r = m mm2 N /m m 2

dio o k re tn o g m o m e n ta (tab lica 46),

Fh u

dio o tp o ra (tablica 46).

r = mm2 N /m m 2

(90)

S tlakom površina nalijeganja p u spoju treba postupati kao s navučenim spojem (vidi 1.6, jednadžbe (41) do (43), strana 80), tj. treba računski ispitati da li su norm alna naprezanja u glavini (vanjski dio) i u vratilu (unutarnji dio) ostala ispod granice elastičnosti materijala. Možemo se, međutim, približiti na 0,8 granice tečenja. I za vanjski dio preporučuje se računanje s tlakom površina nalijeganja p unutarnjeg dijela, prem da je na vanjskom dijelu taj tlak nešto manji. Proizvođači tvrde da se izračunati okretni moment T sigurno prenosi i kod,promjenljivog opterećenja. Potrebno je međutim ipak predvidjeti stanovitu sigurnost, tj. najveći pogonski okretni moment povisiti za 10 %.


n i

Tablica 46. Tehnički podaci o prstenastim steznim elementima (prema Ringspann KG, Bad Homburg) dxD mm 6x9 7 x 10 8x11 9x12 10x 13 12x15 13 x 16 14x 18 15 x 19 16x20 17x21 18x22 19x24 20x25 22x26 24 x 2 8 25x30 28x32 30 x 3 5 32x36 35x40 36x42 38x44 40x45 42x48 45x52 48x55 50 x 5 7 55x62 56x64 60x68 63x71 65x73 70x79 71x80 75x84 80x91 85x96 9 0 x 101 95 x 106 100 x 114 U 0 x 124 120 x 134 130x148 140x 158 150x168 160x178 170x191 180 x 201 190x211 200 x 224 210x234 220 x 244 230 x 257 240 x 267 250 x 280 260 x 290 270 x 300 280x 313 290 x 323 300 x 333

L mm

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 8 8 10 10 10 ' 10 12 12 12 12 14 14 14 17 17 17 17 21 21 2f 28 28 28 28 33 33 33 38 38 38 43 43 48 48 48 53 53 53

3,7 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 6 6 6,6 6,6 8,6 8,6 8,6 8,6 10,4 10,4 10,4 10,4 12,2 12,2 12,2 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

Fo kN

_ —

7,6 6,95 6,95 6,45 11,2 10,7 10,1 9,5 9,1 12,6 12,0 9,0 8,3 9,9 7,4 8,5 7,8 10,1 11,6 11,0 13,8 15,6 28,2 24,6 23,5 21,8 29,4 27,4 26,3 25,4 31.0 31,0 34,6 48,0 45,6 43,4 41,2 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

mm 2

Fh mm2

Th m • mm2

32,4 37,8 43,0 57,0 63,0 75,0 81,5 126 135 144 153 162 171 180 198 216 225 252 270 288 356 366 387 450 470 660 700 730 800 990 1 060 1 110 1 150 1 450 1 470 1 550 2 030 2 160 2 290 2 420 3 170 3 490 3 800 5 580 6 000 6 430 6 860 8 650 9 160 9 660 11 800 12 390 12 980 15400 16 100 18 700 19 500 20 300 23 300 24 100 24 900

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 56,0 60,0 64,0 79,0 82,0 86,0 99,5 104 146 156 162 178 220 235 248 256 320 326 344 450 480 510 540 700 770 840 1240 1340 1430 1525 1920 2040 2140 2620 2750 2880 3420 3580 4150 4350 4500 5200 5350 5550

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 KO 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

Treba li, obrnuto, spoj dimenzionirati iz zadanog pogonskog okretnog m om enta, tada se potrebni tlak površina nalijeganja p računa pom oću jednadžbe (89), a iz tlaka p računa se potrebna zatezna sila vijka F, . Ako se predvidi više od jednog vijka, treba F, odgovarajuće podijeliti, tj. kod i vijaka za svaki je vijak: sila prednaprezanja

Fp = F 1/i

(91)

Za to potrebni pritezni m om ent dobiva se iz izraza (48), str. 97. Zatezne vijke trebalo bi uvijek pritezati momentnim ključem. Zvjezdasto-prstenaste ploče (slika 139) su ploče blago stožasta oblika, od zakaljena čelika za opruge, s kojim a se, slično kao kod prstenastih opruga, omogućuje spoj bez zračnosti za trajni prijenos okretnog momenta. Zvjezdaste

Tablica 47. Tehnički podaci za zvjezdaste ploče (prem a Ringspam KG, Bad H omburg) d mm

D mm

3 4 5

14

6 7 8

18

9 10

22

s mm 0,5

0,65

11 12 13 14 15

27

16 17 18 20

37

22 24 25

42

0,9

Fx N

d mm

D mm

4,5 14 24

60 140 190

52

28 43 61

190 250 310

28 30 32 35

62

96 126

430 510

38 40 42 45 48 50

TpR Ncm

162

590

201 244 290 340

670 750 830 910

475 560 650 830

1190 1320 1440 1660

930 1150 1270

1700 1920 2040

s mm 1,15

!

Ncm

Fx N

1830 220 2570 3140

2620 2940 3220 3620

3500 4000 4500 5300 5800 6450

3700 4000 4300 4700 4850 5200

55

67

8800

6400

60

80

9800

6600

65 70

90

12 000 13 800

7400 7900

75 80

100

16 300 18 500

8600 9200

85 90

100

21 000 23 800

9900 10600

100

120

30 000

12000

|

129


su ploče izmjenično s vanjskog i unutarnjeg ruba radijalno urezane, pa su zbog toga naročito elastične. U tablici 47 dane su njihove dimenzije, okretni moment Tpr, koji može prenijeti svaka ploča, te uzdužna stezna sila F { za svaku ploču. Ako je F, manji od vrijednosti u tablici, onda pada TpR u istoj mjeri. Slika 140 pokazuje primjer spoja sa zvjezdastim pločama. Ploče imaju prijeklop prem a provrtu 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, tako da se okretni m om ent može prenijeti pom oću veze silom. Polje tolerancije provrta m ora biti H7, H8, H9, F7, F8 ili G7, a vratila h6 do h9, k6 do k8, f6 do f8, n6, n7, m6, m7, j6, j7, g6 ili e6. Kao materijal za vratila treba predvidi ti St 60 (Č. 0645) ili St 70 (Č. 0745). Sigurnost prianjanja Tpr u N cm a T u N cm

(92)

prenosivi o k re tn i m o m en t po jed n o j zvjezdastoj ploči, p re m a tablici 47, broj zvjezdastih ploča g 10, o k re tn i m o m en t koji tre b a p renijeti p ri u d a rim a koji odg o v araju vršnom m om entu.

Broj vijaka a F, u N Fp u N

SH= a ■TPRJT}± 1,3

i= a-FJFP

(93)

b roj zvjezdastih ploča, uzd u žn a zatezn a sila jed n e ploče, p rem a tablici 47, sila p re d n ap re za n ja jed n o g v ijka po p o treb i prem a jed n a d ž b i (47) s tra n a 97. A ko se priteže m om entnim ključem , m ože se staviti n pr ^ 0,8 a r koji o d g o v a ra m aterijalu vijka.

2.3.9. Spoj čeonim ozubljenjem

Za uzdužne spojeve koji prenose okretne m omente upotrebljava se i čeono ozubljenje, poznato pod imenom Hirth-ozubljenje, po tvornici koja ga proizvodi. To je robustno i izdržljivo ozubljenje za prijenos promjenljivih i udar nih opterećenja. Dijelovi u spoju su s čeone strane radijalno ozubljeni trokutas tim zubima, koji ulaze jedan u drugi. Na taj način zubi centriraju spojene dijelove jedan prem a drugome. Slika 141a prikazuje stožnik povezan čeonim

Slika 141. Č eono ozubljenje: a) sto žn ik spojen s vratilo m ; b) oblik zuba n a vanjskom o b o d u 9 Elementi strojeva

130


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. Uzdužna zatezna sila Fy (najčešće vijčana zatezna sila) stlači bokove zubi obaju dijelova jedne na druge i opterećuje presjek podnožja zuba na tlak. O kretni moment T djeluje sa srednjom obodnom silom F t , koja povisuje bočni tlak u smjeru okreta nja i opterećuje presjek korijena zuba na savijanje (si. 142). Tlak i savijanje daju zajedno , . . , F, M rezultirajuce naprezanje: aiez = u, + cr f = (94)
71

presjek k o rije n a svih zubi s k - (£ )2 —D 2) —r ( D v —Du) z gdje je z broj zubi,

M u Nmm

m o m en t savijanja zubi

T » F t -h/2 s o b o d n o m silom F t = — - T

Rst

je

najveći o k re tn i m o m e n t koji se javlja, i?sr= 0 ,2 5 (Dv+ Du) je srednji polum jer ozubljenja, a h = H - ( S + 2r) je visina zuba, W u mm3

m o m en t o tp o ra savijanja svih zubi ^ 0 ,0 8 3 5 z (£>, —D„)

71—2 r

Tablica 48. Dimenzije čeonog ozubljenja (prema Albert Hirth AG Stuttgart-Zuffenhausen) D mm do od

z

r mm

S mm

H

10 11 16

109

12

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,2260 Dv

12° 44’

25 43 64

224

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

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

D mm do od

m

5 mm

48

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0566 Dv

6° 27'

245

72

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0378 Dv

4 19'

449

96

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0283 Dv

3° 14'

z

H

131

2.4. Veze zaticim a i svornjacim a

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 ao približnu vrijednost može se uzeti F t ■tan ()S/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 određeno prednaprezanje. Zasječni zatici imaju tri uprešana zasjeka, čija ispupčenja pri zabijanju velikim tlakom nalegnu na stijene provrta i elastično ih proširuju (si. 146). Naponski zatici u obliku čahure (si. 143 e) i spiralni naponski zatici (si. 1430 od okruglo savijena, odn. spiralno nam otana lima od pernog čelika Ck 67 JUS Č. 1735 (
7978

ffl 7

w

6325

7343 7344

7979 7979 Slika 143. C ilindrični zatici (donje b ro jk e označuju brojeve D IN -a, a bro jk e sa stra n e brojeve JU S-a) a) cilin d ričan zatik m 6 ; b) cilindričan zatik h 8 ; c) c ilindričan zatik h 11; d) zakaljen cilindričan z atik m ć ; e) naponski zatik ; f ) spiralni n ap o n sk i zatik

Slika 144. K onični zatici s k o n u so m 1:50 (brojke označuju brojeve D IN -a)

Cilindrični zatici m6 upotrebljavaju se pretežno kao dosjedni zatici za osiguranje položaja dvaju sastavljenih dijelova (si. 147 a). U jedan od dijelova treba ih ugraditi čvrstim dosjedom, a u drugi kliznim, da bi se omogućilo odvajanje. Cilindrični zatici h8 služe kao zatici za spajanje ili učvršćenje

132


(sl. 147b). U provrt dijelova koji se sastavljaju utisnu se, uz prekomjeru. Zatici m6 i h8 zahtijevaju provrte razvrtane na mjeru. Cilindrični zatici h l l mogu se upotrijebiti kao zakovični zatici (vidi i 1.5.4.) ili kao zglobni zatici s kliznim dosjedom, npr. D l l/h l 1. Naponski zatici služe za prihvaćanje poprečnih sila (sl. 112b) i kao zatici za osiguranje ili dosjedni zatici (sl. 147c). Zbog svoje prilagodljivosti potrebni su samo bušeni provrti.

(ti mi

im

rn im

im

mo

se

ft

s?

m s

ss

sto

su

111 sn

S2
mg

sso

Slika 145. Z asječni zatici (brojke ozn aču ju brojeve D IN -a ; zatici S 6 d o S 80 su kom ercijalne izvedbe Kerb-Konus-G mbH, S chnaittenbach) D IN 1471 (JU S M .C2.205) k oničan zasječni zatik, D IN 1472 dosjedni zasječni zatik, D IN 1473 (JU S M.C2.201 do 203) cilindričan zasječni zatik, D IN 1474 utični zasječni zatik, D IN 1470 (JU S M.C2.201 d o 203) cilindričan zasječni zatik S6 d osjedan zasječni z atik s vratom S7 utični zasječni zatik s vratom a.) D IN 1475 zasječni zatik, S9 k o n iča n zasječni zatik s vratom , S 10 zasječni zatik s dva vrata, S 11 d v o stru k zasječni zatik, S 12 d v o stru k zasječni zatik, S24 d o sjed an zasječni zatik, D IN 1469 d osjedan zasječni zatik s vratom , Slika 146. P resjek z asje č n o g z a tik a : a) prije SSO zasječan zatik zab ijan ja; b) n a k o n zabijanja

Konični zatici fiksiraju dijelove koje treba spojiti izvanredno dobro. Budući da se rupe m oraju razvrtati taj je način spajanja skup, pa se stoga po moguć nosti izbjegava. Konični zatici nisu potpuno sigurni protiv vibracija i kod pro mjenljivog opterećenja preporučuje se osiguranje. M eđutim, nasuprot cilindrič nim zaticima imaju tu prednost da se mogu neograničeno spajati i razdvajati. Slika 147 d pokazuje učvršćenje stožnika. Konični zatici s navojem prikladni su za slijepe uvrte iz kojih se mogu izvući pom oću matice za izvlačenje. Zasječni zatici ušteđuju skupo razvrtavanje provrta za cilindrične zatike. Za elastična ispupčenja zareza dovoljni su bušeni provrti. Ispupčenja zareza omogućuju zabijanje i vađenje zatika oko 25 puta i osiguravaju dosjed protiv vibracija. Međutim, zarezi izazivaju vršna naprezanja (zarezna djelovanja), zbog kojih zarezni zatici nisu toliko izdržljivi kao 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 (si. 145). Zarezni čavli D IN 1476 i 1477 služe za učvršćenje natpisa, limova, šarnira, obujmica, i si, na metalne dijelove. Primjeri su na si. 148.

Slika 147. U p o tre b a cilindričnih i k o n ičn ih zatika u) cilindričan zatik m 6 k a o dosjedan z atik ; b) c ilindričan z atik h 8 k a o vezni zatik; c) n ap o n sk i zatik k a o z atik za osiguranje; d) k o n iča n zatik k a o z atik za učvršćenje i vezivanje

n) cilindričan zasječni zatik D IN 1470 k a o o k ru g a o klin; b) zasječan zatik s jednim zasjekom u sredini D IN 1475 za učvršćenje vijka; c) dv o stru k i zasječni zatici S 12 k a o osovinice za k o ta č e ; d) dosjedni zasječni zatici s v ra to m S 6 k a o držači za o p ru g e ; e) zasječan zatik s jed n im zasjekom u sredini i d v a v ra ta S 10 k a o zglobni zatik u l a n c u : / ) upušten zasječni čavao D IN 1477 k a o pričvrsni z atik ; g) p o lu o k ru g ao zasječni čavao D IN 1476 kao učvrsni zatik za n a tp is (ploču s natpisom )

134


Zatik treba da bude izrađen od tvrđeg m aterijala 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 s u : D IN St 50 K, 9 S 20 K, St 60,6.8., C 35,45 S 20 K, Ms 60 Pb, AlCuM gPbF 38. Standardne promjere d i duljine / zatika vidi u tablici 49. Tablica 49. Standardni promjeri d i duljine / zatika i svomjaka 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

l 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

40 45 50 55 60 65

70 75 80 85 90 95

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. Standardne svornjake sa glavom i bez nje sa rupam 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 IN 94, (JUS M.B2.300 i 301), uskočnici D IN 471 (JUS M.C2.401) sigurnosne pločice D IN 6799 i elastični prsteni D IN 7993 i 5417. Za rascjepke treba u svornjaku izbušiti poprečne provrte, a za uskočnike i sigurnosne pločice utokariti utore.

MS

1*33

1*3*,1*35

1*36

1*38

1*39

Slika 149. S ta n d ard n i svornjaci (brojke o d o z d o su brojevi D IN -a, a b ro jk e po stra n i su brojevi JU S-a) a) bez glave; b ) bez glave s ru p a m a za rascjep k e; c) s m alom glavom ; ti) s velikom glavom i ru p o m za rascjepku; e) s navojem ; f) upušteni svornjak s nosom

Svornjaci bez glave s obzirom na cijenu imaju prednost. Svornjaci s glavom upotrebljavaju se ako to traži m ontaža (pristupačnost). Svornjaci koji ne smiju nigdje izvirivati, na primjer svornjaci na klipovima, dobivaju s obiju strana uskočnike D IN 472 (slika 151). U tablici 50 dane su dimenzije uskočnika. Svornjaci se najčešće izrađuju u području tolerancije hl 1, provrti već prema dopuštenoj zračnosti D9, D l l , C l 1, B12 ili A li. Standardne promjere d i duljine / vidi u tablici 49.

Tablica 50. Dimenzije (mm) uskočnika

DIN

471 (JUS M.C2.401) i 472 (JUS M.C2.400) (nepotpuni izvadak)


135

136


omm JUS M.CZ.iOl

Slika 150. Spojevi sa sv ornjakom a) S vornjak D IN 1433 (JU S M .C3.040) s ra scje p k am a ; b) svornjak D IN 1433 (JU S M .C3.040) sa sigurnosnim pločicam a; c) svo rn jak D IN 1433 (JU S M.C3.040) s u sk o ćn icim a; d) svo rn jak D IN 1433 (JU S M .C 3.040) s elastičnim p rsten im a od okrugle ili četvrtaste žice; e) svornjak s glavom D IN 1436 (JU S M .C3.021) sa ra sc je p k o m ;j) upušten svo rn jak D IN 1439 (JU S M .C3.030) s u sk o č n ik o m ; g) svornjak s vijčanim n a stav k o m n a završetku D IN 1438 (JU S M .C3.060) i še sto ro stra n o m m aticom

o D IN

472

Slika 151. S uskočnicim a D IN 472 (JU S M .C2.400) osiguran svo rn jak klipa

2.4.3. Čvrstoća U proračunu 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. Zbog toga prednaprezanje ne uzimamo u obzir i uspoređujemo ostala naprezanja s dopuštenim iskustvenim naprezanjima. 1. Zglobni zatici ili svornjaci (si. 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 /V

(95)

2 a ■d

F Pu = b ^d naprezanje na savijanje naprezanje na odrez

svornjak

<7f = -

(96)

0,5 F ■0,5 a 0,1 d 3

(97)

F '2A

(98)

p u N /m m 2 površinski tla k na zatiku i dijelovim a u spoju, a, u N /m m 2 naprezanje na savijanje u presjeku zatika ili svorn jak a , r A u N /m m 2 n a p rez an je na odrez u p resjeku z atik a ili sv o r n jaka, F u N po g o n sk a sila, cI u m m pro m jer z atik a ili svornjaka, A u mm2 presjek z atik a ili svornjaka, a, b u m m širina dijelova u spoju.

2. Strojni zatici opterećeni na savijanje (si. 153). Kako sila F ne djeluje u sredini površine nalijeganja zatika, površinski tlak u provrtu preuzima dio savojnog naprezanja. Opasni presjek A opterećen je na savijanje. Tlak naprezanje na savijanje

(99)

P~~j I 1 + 6 d- s \ s F ■l a ,= 0,1 d3

( 100)

p u N /m m 2 površinski tlak z atik a i dijela u spoju, crf u N /m m 2 savojno naprezanje u o p asn o m presjeku A zatika, F u N p o g o n sk a sila, L. I u m m krak sile F, s u mm duljin a nalijeganja zatika, d u mm pro m jer zatika

aj

Slika 153. S tojni zatik opterećen na savijanje a) z atik s ovješenom vlačnom o p ru g o m ; na strojni d io ; c) nap rezan je z atik a na savijanje

b) površinski tla k

b)

c)


138

3. Poprečni zatici opterećeni okretnim momentom (si. 154). Zbog obodne sile F t stijene provrta u vratilu i glavini opterećene su na površinski tlak, a zatik na odrez.

Slika 154. P o p re č n i z atik opterećen o k re tn im m o m e n to m : a) površinski tlak na Vratilo i g lavinu; b) o drez z atik a

Tlakovi Pu = ^ ~ 1i Du d

(101)

Pv = m (Dv- D u)d

(102)

F

odrezno naprezanje

Ta= - ~

(103)

p u N /m m 2 površinski tla k z atik a i dijelova u spoju, t 4 u N /m m 2 o d rezn o n ap rezan je u p resjeku zatika, Ft u N o b o d n a sila n a vratilu = T / R u, gdje je T o k re tn i m om ent, a R a = D J 2 polum jer vratila, Dy u m m vanjski p ro m je r glavine, Du u m m u n u ta rn ji p ro m je r glavine = p ro m je r vratila, d u mm p ro m je r zatika, p o v ršin a p resjeka zatika.

Ako na zatik dodatno djeluje i uzdužna sila, treba je s obodnom silom sastaviti geometrijski u rezultirajuću silu.

Slika 155, U zdužni z atik (ok ru g ao klin) op terećen o k re tn im m om entom a) površinski tla k n a v ratilo i g lavinu; b) o drez zatika

139


4. Uzdužni zatici opterećeni okretnim momentom (si. 155). Zabijeni zatik vrši funkciju uzdužnog klina. Zbog svog oblika naziva se i okrugao klin. Vratilo i glavina opterećeni su na površinski tlak, a zatik na odrez. m k

"*oj s n Ft x3= ~—t d ■l

naprezanje na odrez

<104) (105)

p u N /m m 2 površinski tlak glavine i v ratila, t a u N /m m 2 nap rezan je n a o drez u u z dužnom presjek u zatika, F, u N o b o d n a sila n a vratilu = T / R , gdje je T o k re tn i m om ent, a R po lu m jer vratila, d u mm p ro m je r zatika, / u mm nosiva duljina zatika.

i

Tablica 51. Dopuštena naprezanja (N /m m 2) za spojeve sa zatikom i svomjakom (iskustveni podaci!) Opterećenje jednosm jerno promjenljivo

mimo

izmjenično promjenljivo

N apre zanje St 37 St 50 Č. 0361 Č .0545

GS Cl

GG SL

stezni glatkih zatika

98

104

83

68

72

100

62

52

36

sa zareznim zatikom

69

73

58

48

52

70

42

34

30

30

30

40

24

24

24

32

400

500

600

T,

83 54

105 72

128 87

150 102

56 40

80 52

96 64

112 74

T,

70 45

87 60

105 72

125 85

48 34

68 44

80 52

100 54

125 72

155 87

180 102

66 40

96 52

1)4 64

P

klizni glatkih svomjaka

.

Napre zanje

stezni glatkih zatika

sa zareznim zatikom

klizni glatkih svomjaka

Of

Strojni dio od St 37 St 50 GS Č. 036 l|C . 0545 ČL.

GG SL.

St 37 St 50 C.0361 C.0545

GS Cl .

GG SL.

50

31

26

26

35

21

17

12

12

12

16

Zatik ili svornjak od čelika Čvrstoće
600

800

28 20 1

40 26

48 32

56 37

92 60

24 17

34 22

40 26

46 30

134 74

33 20

48 26

57 32

67 37

140

3.

OPRUGE

3.1. Osnove 3.1.1. Karakteristike, rad opruge, vibracije opruge.

Opruge služe npr. za pogon bubnjeva za nam atanje, za vraćanje ventilnih opruga ili upravljačkog polužja, prigušenja udara, za ograničenje sile, za mjerenje sile u vagama i si. Po obliku razlikujemo lisnate opruge, zavojne, tanjuraste, ravne torzione opruge itd., a prem a deformaciji vlačne, tlačne, savojne i torzione

a) p rogresivna gum ene o p ru g e; b) ravna cilindrične zavojne o p ru g e; c) degresivna tan ju raste opruge

Svojstva opruga ocjenjujemo prema njihovoj karakteristici. Karakteristika prikazuje ovisnost puta / o sili F opruge. K arakteristike prikazane na slici 156 su: progresivna (rastuća zakrivljena), ravna i degresivna (opadajuće zakrivljena). Opruge koje rade bez trenja (izuzete su gumene opruge) imaju ravnu karakte ristiku. Sila potrebna za napinjanje (deformaciju) opruge za 1 mm iliokretni moment za napinjanje (kružnu deformaciju) za 1 rad označuje se kao specifična sila, krutost, specifični progib ili kod ravne karakteristike kao konstanta opruge: specifična sila vlačnih, tlačnih i savojnih opruga specifična sila torzionih opruga c u N /m m , N /m m /ra d F u N / u mm T u Nmm a u ra d

c —F /f

c = T /a

specifična sila opruge, sila opruge, opterećenje opruge, pro g ib op ru g e uz silu F, o k re tn i m om ent, k u t uvijanja p o d o k re tn im m o m e n to m T.

(106) (107)

141

3.1. Osnove

Opruge sa zakrivljenom karakteristikom imaju promjenljivu specifičnu silu. Pri napinjanju opruge obavlja se radnja koju opruga prigodom otpuštanja opet vraća, ne uzimajući pri tom u obzir gubitke zbog unutrašnjih ili vanjskih otpora. Budući da je rad jednak produktu sile i puta, okom ito šrafirana površina na slici 156 označuje nam rad opruge. Kod ravne karakteristike je: rad kod vlačnih, tlačnih i savojnih opruga

W = —f

rad torzionih opruga

T W =-

W u Nmm F, J, -T;

2

(108a) ol

(108b)

rad opruge, vidi legendu uz jed n a d žb e (106) i (107).

Ako masu gibljivo spojenu s oprugom izložimo trenutačnom djelovanju sile, ona će početi vibrirati vlastitim prigušenim titrajim a (si. 157). Često se od vibracionog sustava traži određena vlastita frekvencija, kao npr. kod vibracionih sita, njihajućih transportera, vibracionih stolova, vibratora, vagonskih opruga, opruga m otornih vozila i slično.

vrijeme -

i+ m

a

m f i

_

---------------------- -----------

— i

m

Ü

- tj

0)

vrijeme — —

1 '

Slika 157. T itrajn i sustavi o p ru g a : a) s tlačn o m o p ru g o m ; b) sa savojnom o p ru g o m ; c) s torzionom o prugom

Vlastita frekvencija vlačnih, tlačnih i savojnih opruga

v= 2n 1m

(109a)

vlastita frekvencija torzionih opruga

1 v=— 2n

(109b)

v u l/s = Hz c u N /m , N m /ra d m u kg J u kg • m 2

Ij

vlastita frekvencija titra jn o g sustava. specifična sila opruge, m asa tijela izložena titran ju , m o m e n t tro m o sti m ase tijela izložena ro tac io n o m titra n ju prem a osi vrtnje.

3. Opruge

3.1.2. M aterijali, naprezanje, čvrstoća

Uobičajeni materijali za opruge su: kaljivi ugljični čelici, krom 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 DIN 17221, (JUS C.B0.551) [Čelici 38 Si 6, 46 Si 7 i 51 Si 7, (C. 2130, Č. 2131 i C. 2132) za kaljenje u vodi, a ostali za kaljenje u ulju]

G Vrst čelika

čT u a c E? •o & 8 _o a e «

-

U J tvr doća H B 30

Stanje obrade1) H+ A Primjeri upotrebe N /m m 2

N /m m 2

¿5 %

ffM

D IN 38 Si 6 JUS Č. 2130

240

217

1050

1200

6

Elastični prsteni i ploče za osiguranje vijaka, tanjuraste opruge, opruge za kultivatore

DIN 46 Si 7 JUS C. 2131

255

230

1100

1300

6

Stožaste opruge, lisnate opruge za vozila na tračnicama, tanjuraste opruge

DIN 51 Si 7 JUS C. 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 IN 55 Si 7 JU S Č . 2133

D IN 65 Si 7 JU S C . 2331 C . 2332 DIN 60 Si Mn 5 JU S C. 2330

* N
D IN 66 Si 7 JUS C. 2134

>310

240

1200

1400

6

D IN 67 SiCr 5 JU S C . 4230

>310

240

1350

1500

5

3 u u >o c

D IN 50 CrV 4 JUS Ć. 4830

>310

235

1200

1350

6

75 *

DIN 58 CrV 4 JU S Č . 4831

>310

235

1350

1500

6

Lisnate opruge, zavojne opruge, ravne torzione opruge Ž 25 mm promjera Zavojne opruge, prvenstveno opterećene udarno, ravne torzione opruge ^ 4 0 mm prom jera, ventilske opruge Posebno visoko opterećene opruge za vozila, zavojne opruge, elastični prsteni. tanjuraste opruge, ravne torzione opruge 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).

Metalne opruge opterećene su na vlak, savijanje i torziju. Njihova specifična sila ovisna je kod vlaka i savijanja o modulu elastičnosti E, a kod uvijanja o modulu klizanja G (vidi tablicu 58, strana 145). Izvanredno velika čvrstoća materijala za opruge omogućuje odgovarajuće visoka naprezanja, tako da opruge mogu biti razm jerno malih dimenzija. Općenito možemo uzeti slijedeća dopuštena naprezanja:
143

3.1. Osnove

su međutim ovisna i o obliku opruga, o točnosti poznavanja njihovih m eha ničkih svojstava i o opasnosti koju nosi lom opruge. Visoku čvrstoću dobivaju čelici za opruge kaljenjem, a ako je potrebno, naknadnim posebnim postupcima. Tanke žice pokazuju visoku granicu tečenja ako se samo nisko popuste. Visoke tem perature popuštanja i ponovno gašenje povisuje dinam ičku izdržljivost. Do povećanja dinamičke izdržljivosti dolazi i prebrušavanjem nakon kaljenja, jer prebrušavanjem skidamo razugljičenu površinu, koja djeluje zarezno. Sačmarenjem pom oću kuglica očvršćava se površinski sloj i povećava dinamička izdržljivost. Poliranje površine ublažuje zarezno djelovanje. Kod visokoopterećenih opruga treba vršiti ispitivanja dinamičke izdržljivosti, ili se treba informirati kod proizvođača o mehaničkim svojstvima materijala. Dinamička izdržljivost opruga pada s porastom debljine, kao i kod svakog drugog strojnog dijela. U tablicam a 52 do 58 navedeni su standardni čelici za opruge s vrijednostima vlačne čvrstoće i uputam a o upotrebi.

Tablica 53. Hladno valjane trake za opruge prem a D IN 17222, (JUS C.B3.722) za rezanje, štancanje, utiskivanje, savijanje, nam atanje sa kaljenjem u ulju Oznaka C 53, C 60, Č. 1630, Č. 1730, C 75, M 75, Č. 1832, Č. 1834, 55 Si 7 C. 2133 65 Si 7, 60 SiMn 5 Č. 2331, Č. 2330 C k 53 (K C 53) C. 1631 Ck 60 (K C 60) Č. 1731 Ck 67 (K C 67) Č . 1735

Primjeri upotrebe

N /m m 2 C 67 Č . 1733 M 85 C. 1835

O znaka

. . 1450 m nogostrana, zavisno od 1200. . . 1600 traženih 1600 .. . 2000 , ... ,---i svojstava 1700. . . 2200 i 1200 .. . 1450 : 1300 .. . 1550 | 1400 . . . 1650 | 1200.

1

,T ^ 2 N /mm

Mk 101

C 1930 C 2135

66 Si 7

C. 2134 67 SiCr 5 Č. 4230 50 CrV 4 Č. 4830 58 CrV 4 Č. 4831

1800.

. .2400

Primjeri upotrebe Visokoopterećene vlačne opruge za satne i pogonske mehanizme

*1900- - 2400

1800 . . . 2300

mnogostrana, zavisna od traženih mehaničkih svojstava

1900 . . . 2400 1700 . . . 2300 1900 . . . 2400

Tablica 54. O krugla žica za opruge prema D IN 17223, (JUS C.B6.012) Oznaka

! 1

K ratica

Područje promjera

Upotreba

A

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

C ................

11

Poboljšana žica za opruge

Poboljšana žica za ventilske opruge

0,07 . . . 17 mm 0,07 . . . 2 mm

FD

visokoopterećene tlačne, vlačne i zavojne fleksione i profilirane opruge, također za promjenljivo opterećenje

1 . . . . 14 mm

opruge koje rade u području vremenske čvrstoće ili imaju umjereno trajno dina mičko opterećenje

l . . . 7,5 mm

j za sve opruge s visokim trajnim dinamič^ 0 pterećenjem

VD

144

3. Opruge

Kvalitetu žice i trake za opruge od nerđajućeg čelika D IN X 1 2 C rN il7 7, X 7CrN iA l 17 7 i X 5C rN iM o 18 10 sa
Vrst žice A

B

C

II

1750 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 1460 1450 1440 1430

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 1760 1750 1730 1710

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 2070 2060 2030 2000

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 2150 2150

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 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

B

C

FD

VD

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

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

Tablica 56. Promjer d (mm) okrugle šipke čelika za opruge koje se vruće oblikuju prem a D IN 2077, materijal prema D IN 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 3 2±0,4 34

| -\ i

36 38 40 + 0,4 42

45 4 8+ 0 ,4 50

i

O pruga se m ora tako dimenzionirati da se postigne tražena specifična sila i da se ne prekorači dopušteno naprezanje. U tu svrhu često je potrebno i više puta proračunavati s pretpostavljanjem različitih dimenzija, da bi se udovo ljilo tim zahtjevima. Bez takvog postupka nije moguće optim alno obliko vanje.

145

3.2. Lisnate kao savojne opruge Tablica 57. V atrootporni čelici za opruge prema D IN 17225

Vrst čelika N /m m 2 67 SiCr 5 Č. 4230 50 CrV 4 Č. 4830 45 CrM oV 6 7 30 WCrV 17 9 65 W M o 43 8 X 12 CrN i 17 7 hladno valjan hladno vučen

G ranica tečenja u N /m m 2 pri cc 20 100 200 300 400

1500

1100

1100

1000

900

1350

1000

1000

1000

900

1400 1400 1400

1050 1100 1100

1050 1100 1100

950 1000 1000

850 900 900

500 550 600

320 420 470

300 350

200

1200 1600 M odul elastičnosti u N/mm 2 pri °C 200 300 400 450

Vrst čelika

67 SiCr 5 C. 4230 50 CrV 4 C. 4830 45 CrM oV 6 7 30 WCrV 17 9 65 W M o 34 8 X 12 CrN i 17 7

700 750 800

G ranica puzanja u N/mm2 pri ’( 400 450 500 550

20

100

210000

206000

200000

193000

210000

206000

200000

193000

210000 210000 210000 180000

206000 206000 206000 175000

200000 200000 200000 168000

193000 193000 193000 161000

181000 181500 184000

174000 175000 179000

500

171000 175000

550

170000

Kovanje i toplinsko oblikovanje za opruge, X 12C rN 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 lokom otivama itd.

Tablica 58. Moduli elastičnosti E i moduli klizanja G uobičajenog materijala za opruge E N /m m 2

G N /mm2

Patentirano vučena žica za opruge od nelegiranih čelika i poboljšana žica za opruge od nelegiranih čelika D IN 17223, (JUS C.B6.012)

«210000

« 8 3000

O pruga od toplo oblikovanih čelika D IN 17221, (JUS C.B0.551)

3.210000

«80000

M aterijal opruge

Opruga od nerđajućeg čelika X 12 CrNi 17 7 D IN 17224

s.194000

«73000

Opruge od kositrene bronce CuSn 8 F 95 i mjed CuZn 36 F 70 D IN 17682, (JUS C.D2.100 i 102)

% 112000

« 42000

O pruge od bakar-berilija CuBe 2 F 90 i CuBe F 85 kao i novo srebro CuNi 18 Zn 20 D IN 17682

3. 135000

«50000

O pruge od M s63 D IN 17660, (JUS C.D2.101) tvrdo vučene

« 94000

«35000

3.2. Lisnate opruge kao savojne opruge Jednostavne jednokrake i dvokrake lisnate opruge (si. 158) uzimaju se npr. kao potisne opruge zasuna, zatega, skakalica ustavljača, kao kontaktne opruge u sklopkam a i slično. Lisnate opruge u sloju (si. 159) služe prvenstveno za opruženje cestovnih vozila i vozila na tračnicama. One pretvaraju kratke tvrde udare vozne staze u duge mekane prigušene titraje. Lisnata opruga u sloju nastaje od dvokrakih 10 Elementi strojeva

146

3. Opruge

trapeznih listova različite dužine, koji se slažu jedan na drugi (si. 160). Listovi opruge izrađuju se od valjanog plosnatog čelika za opruge D IN 4620 (JUS C.B3.025) ili DIN 1570 (JUS C.B3.031). Uobičajene oblike presjeka vidi na si. 161. standardne završetke listova opruga za vozila na tračnicama D IN 5542, te sedlaste ploče za vješanje opruga D IN 5543.

d) d v o k ra k a p ra v o k u tn a ; e) d v o k ra k a tro k u tn a ; j ) d v o k ra k a trap e zn a

Slika 159. L isnate opruge u sloju a) d rž ač sa stre m e n o m ; b) d ržač sa sv o rn jak o m u sredini, p rem a D IN 11747 (lisnate op ru g e za teška kola s gum enim k o tačim a)

Slika 160. N astajan je sloja lisnate opruge at teoretski o b lik : h\ p ra k tičk i oblik

147

3.2. Lisnate kao savojne opruge Slika 161. Presjeci lisnate opruge a) p ra v o k u tn ik D IN 1544 (JU S C.B3.530); b) s rebrom u sredini D IN 1570 (JU S C.B3.031); c) K rupp-profil

Glavni list, kao najgornji najduži list, savijen je na krajevima oko svornjaka ležišta. Protiv poprečnog pom aka osiguran je profilom samog presjeka (si. 161b i c) ili stremenom (si. 162). Svežanj listova m ora se u sredini povezati, da bi se opterećenje sigurno prenijelo na sve listove. Nekoliko držača svežnja listova pokazuje si. 163. oblik A

zz±=z -

V

0) -

,

-

Slika 163. D ržači svežnja listova a) sa sv o rn jak o m u sred in i; b) sa strem en im a; c) s klinom i izbočinom u sredini lista

Slika 162. S pone za op ru g e prem a D I N 4621

Jednadžbe za proračun; Naprezanje na savijanje Progib
a f = F ■l/W f= k

3E ■I

savojno naprezanje u presjeku lista, sila koja djeluje n a oprugu, pro g ib pri opterećen ju silom F, k ra k sile prem a o p a sn o m presjeku, m o m e n t o tp o ra lista op ru g e — b ■h 2j6, m om ent inercije lista op ru g e = b ■h 3/ 12, m odul elastičnosti m ate rijala op ru g e (tablica 58, str. 145), p ro rač u n sk i fa k to r p rem a tablici 59.

(110) (111)

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 nam otane u obliku zavojnice, a opterećene su na savijanje (si. 164). Najčešće se upotrebljavaju za povratni hod poluga. Jedan kraj opruge m ora biti ovješen na poluzi, a drugi kraj na ležaj opruge koji miruje. U početnom položaju opruga je predopterećena i pritiskuje polugu na graničnik (naslon). DIN 2088 (Proračun i konstrukcija zavojnih fleksionih opruga), među ostalim kaže: Ako je zavojna fleksiona opruga vođena na jednom svornjaku (svornjak ili glavina kao na si. 164), treba paziti da između opruge i vodilice ostane dovoljno zračnosti (da se opruga pri okretanju ne stisne na vodilicu). Kao približnu vrijednost za prom jer trna može se uzeti Dlrn = 0,8 do 0,9 Du a za tuljak £>tulj = 1,1 do 1,2 Dv.

U interesu ekonomične proizvodnje treba težiti za što jednostavnijom konstrukcijom krakova, tj. tangencijalno oblikovanim krakovim a (si. 165 a). S obzirom na mogućnost dovoljno točnog proračunavanja treba težiti za čvrstim upijanjem krakova (si. 165 b do- d). Kao čvrsto upinjanje vrijedi svako upinjanje koje unosi par sila. Najmanji unutarnji polumjer savijanja r na krakovim a ne treba da bude manji od prom jera žice d (si. 165 b). Treba nastojati da odnos nam atanja bude w = Dsr/d —4 do 15, u iznimnim slučajevima w = 3. D a bi se izbjegle sile trenja, ne smiju ni kod ograničenih ugradbenih duljina navoji nalijegati stegnuto jedan uz drugi. Ako iz konstrukcionih razloga treba ispuniti veći ugradbeni prostor, onda se to ne ostvaruje pom oću velikog uspona navoja; bolje je smanjenjem srednjeg prom jera Z)sr i odgovarajućim povećanjem broja navoja i f .

149

3.3. Z avojne fle k sio n e opruge

Zavejne opruge treba uvijek opterećivati u smjeru zavojnice opruge, tako da je vanjska strana navoja opterećena na vlak. Kod obratnog, otvarajućeg okreta nja, postoji zbog vlastitih naprezanja opruge sklonost popuštanju elastičnih svojstava ili puzanju.

Slika 165. Izvedba k ra k o v a i d ržača zavojnih fleksijskih o p ru g a p rem a D IN 2088 a) s tan g encijalnim krak o v im a, bez u p in ja n ja (nepovoljno); b) čvrsto upeti krakovi (povoljno); c) m irujući k ra k čvrsto upet, p o m ič a n k ra k nije upet (nepovoljno, bolje o b ra tn o ); d) u svo rn jak u ili trn u čvrsto upet krak (povoljno)

Opruge do 12 mm debljine žice nam ataju se hladno, a preko 12 mm toplo, zbog prevelikih sila za namatanje. Opterećenje opruge je momentom M = F ■R koji izaziva savojna napre zanja. Ako oprugu opterećujemo u smjeru namatanja (norm alan slučaj), treba računati idealno savojno naprezanje

ai = M /W

(112)

Ako pak oprugu opterećujemo suprotno smjeru namatanja, onda treba uzeti u obzir povišenje naprezanja zbog zakrivljenosti žice i računa se: najveće vlačno naprezanje od savijanja
u u u u

N /m m 2 Nmm mm N /m m 2

oq = q- oi

(113)

idealno savojno naprezanje u presjeku žice, m o m en t savijanja u presjeku žice = m om ent op ru g e F ■R, m o m en t o tp o ra presjeka žice = n ■
150

3. Opruge

U načelu, ni u kojem slučaju ne bi trebalo prekoračiti 0,7 vrijednost vlačne čvrstoće žice; stoga treba uzeti crdop = 0,7 crM (crM vidi tablice 54 do 56, str. 143 i 144). Za titrajno opterećene opruge upotrebljava se prvenstveno paten tirano vučena žica za opruge C, prema tablici 55, str. 144. Kod takvog titrajnog opterećenja za praktički neograničen vijek trajanja, ne smije razlika naprezanja proizašla iz hoda opruge oh =
í 700

N 2 mm

0,25 <7mal

(114)

Nadalje je: Slika

166. F a k to r nap rezan ja q p rem a D IN 2088

kut zakretanja

a=

M l F e

(115)

a u ra d / u mm

kut z a k re ta n ja = k u t o p ru ž n o g d jelovanja ( a , , a 2, a n), 1rad = 57,3°, ispružena duljin a n av o ja s o p ru ž n im djelovanjem bez k ra k o v a [jed n a d ž be (116) i (117)], 1 u mm4 m om ent inercije presjeka žice = n d * i M k 0,05 d*, E u N /m m 2 m odul elastičnosti m ate rijala op ru g e (tablica 58, str. 145), M u N m m vidi legendu uz je d n a d ž b u (113).

Ispružena duljina navoja s opružnim djelovanjem kod a + d ^ D sJ4:

l = D sr- n - i [

(116)

kod a + d > D SJ4:

l = y j (Dsr • n)2 + (a + d)2

(117)

duljina neopterećene opruge: Dsr u m m if a u mm d u mm

lKO= i f (a + d) + d

(118)

srednji p ro m je r n a m o ta opruge, broj n a m o ta ja s opru žn im djelovanjem , slo b o d a n ra zm ak izm eđu n av o ja s o p ru ž n im djelovanjem , pro m jer žice (tab lica 55, str. 144).

Pri opterećenju opruge u smjeru nam ota smanjuje joj se unutarnji promjer od Du na Dux. U nutarnji primjer Dux m ora biti veći od prom jera svornjaka Ds. Ako oprugu opterećujemo suprotno njenom smjeru navoja, onda se njen vanjski promjer Dv povećava na Dm. Taj promjer m ora uvijek ostati manji nego unutarnji prom jer tuljka Dv

151

3.4. Ravne šipkaste opruge

Unutarnji, odnosno vanjski promjer opterećene opruge D u u , va

(119)

+d

D s

'f ± 2n G o rn ji plus ili m inus z nakovi vrijede za Dus(, donji za D .

Dane jednadžbe za proračun vrijede isključivo samo za opruge s učvršćenim, kružno vođenim krakovim a opruge bez trenja. Ako krakovi nisu dobro učvrš ćeni, opruga se m ora voditi na svornjaku ili u tuljku. U jednadžbi (115) zanemaren je i onaj dio kuta okretanja, koji dodatno nastaje zbog savijanja krakova. Kod zavojnih savojnih opruga s malim brojem navoja i dugim krakovim a m ora se uzeti u obzir i savijanje krakova. Za ove vrijedi jednadžba (111) jednokrake lisnate opruge sa k — 1, /« 0 ,0 5 dA i l kao duljina odgovara jućeg kraka opruge. D IN 2088, osim kontrole savojnog naprezanja u navojima s opružnim djelovanjem, predviđa i kontrolu naprezanja u savijenim krakovim a opruge.

3.4. Ravna šipkasta (okrugla) kao torziona opruga Ravne torzione opruge (si. 167) upotrebljavaju se kao prigušivači torzionih vibracija (npr. zglobna vratila na m otornim vozilima), za mjerenje sila pritezanja kod momentnih ključeva, elastičnih spojki i slično. One djeluju opružno zakretanjem stanjenog struka opruge (vidi 3.3.). Razna učvršćenja krajeva prikazuje si. 167. K od krajeva sa trokutastim ozubljenjem moguće je premješta nje od zuba do zuba (trokutasto ozubljenje vidi u 2.3.4.). ----------------1----------------n) a) i s. t 11V --------------------4 — ____4 k_.._ i ■>>

b)

c)

ct

d)

e)

Slika 167. R avna to rzio n a o p ru g a s raznim završecim a za upinjanje a) e k sc en tar; b) p lo sn ati d io ; c) še ste ro k u t; d) č etv ero k u t; e) tro k u ta st profil

Tablica 60. Orijentacione vrijednosti za dopuštena torziona naprezanja (N /m m 2) opruga od okruglih sipki 50 C r V 4, (C. 4830)

Površina

20

30

*doP za d mm 40

promjenljivo jednosmjerno

200 400

190 380

180 360

140 280

90 180

promjenljivo jednosm jerno

300 600

290 580

260 520

250 500

190 380

Opterećenje

j

50

60

... .

152

3. Opruge

Zbog zareznog djelovanja na mjestima učvršćenja krajevi opruge su pojačani, a prijelaz na struk pažljivo je zaobljen. N aknadno valjanje struka ■(sačmarenje pom oću kuglica) ili fino brušenje povisuje dinam ičku izdržljivost. M aterijal je najčešće 50 CrV 4 (Č. 4830), sa erM% 1500 N /m m 2. Standardne promjere šipkastih opruga vidi u tablici 56, str. 144, a dopuštena naprezanja vidi u tablici 60 str. 151). Proračun prem a D IN 2091: Torziono naprezanje

t = Tj Wx

(120)

kut elastičnog uvijanja

a=

T ■l /,• G

(121)

u N /m m 2 T u N mm Wt u m m 3 a u ra d / u mm It u mm4 G u N /m m 2 t

to rzio n o nap rezan je u p resjeku šta p a g 700 N /m m 2, o k re tn i m o m en t opruge, m o m e n t o tp o ra p resjeka šta p a p ri u vijanju « 0 ,2 d 3, k u t elastičnog uvijanja (opruženja), duljin a stru k a opruge, m o m e n t inercije pri uvijanju « 0 ,1 d4, m o d u l klizanja m ate rijala op ru g e (tablicu 58, str. 145).

3.5. Tanjuraste opruge kao tlačne opruge Tanjuraste opruge su prstenaste ploče stožasta oblika (si. 168), koje se složene u stupove najčešće povežu 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)

S lik a. 168. T an ju ra ste op ru g e a) p o jed in a ča n tan ju r grupe 1 i 2; ii) p o jed in a ča n ta n ju r s p losnatim naležnim p o v ršin a m a i re d u ciran o m debljinom grupe 3; c) stu p ta n ju ra u sta lk u reznog a lata

153

3.5. Tanjuraste kao tlačne

Pogodan je 5 = 4 do 7°, s/Dv= 0,03 do 0,06, /fS 0,75 h. M aterijal tanjura najčešće je Ck 67 (Č. 1735), 67 SiCr 5 (Č. 4230) ili 50 CrV4 (Č. 4830). U tab lici 61 navedene su dimenzije mekanih i tvrdih tanjura prema D IN 2093, te sile tanjura F kod progiba /= 0 ,7 5 h. Tanjuraste opruge dijelimo u tri grupe: Grupa 1: Debljina tanjura s < lm m , hladno oblikovano. Grupa 2: Debljina tanjira s N m m i manje od 4 mm hladno oblikovano. U nutarnji i vanjski promjer obrađeni su skidanjem čestica, a na unu tarnjem prom jeru bridovi su zaobljeni. Grupa 3: Debljine tanjura s = 4 do 14 mm, toplo oblikovan, opruga je sa svih strana obrađena odvajanjem čestica. Bridovi su na unutarnjem i vanjskom prom jeru zaobljeni. Tanjuri imaju naležne površine i time reduciranu debljinu s'. Pri opterećenju se tanjur izvana rasteže, a iznutra steže (stlačuje), si. 168 a. Budući da naprezanja na rubu ne slijede proporcionalno veličinu progiba, tanjuraste opruge imaju zakrivljene karakteristike (si. 169). U omjeru F/Fh na si. 169 F predočuje odgovarajuću silu tanjura, a Fh silu tanjura pri / = h. Sila se uvodi na mjestima 1 i 3 (si. 168 a). N a mjestima 2 i 3 nastaju najveća naprezanja. Prem a D IN 2092 jednadžbe za pojedini tanjur grupe 1 i 2 glase: Sila opruge F=k

/•

i+ i

a •Dl

( 122)

Normalno naprezanje u?

o 1= k

(123)

a • D:

Normalno naprezanje

2

a D2l f '

£ + y 2s

(124)

Normalno naprezanje o* = k Slika 169. T eoretske karak teristik e pojed in ačn ih ta n ju ra p rem a D IN 2092

specifična sila

c=k

S f a Dl d ' N 2

a Dl

s,

■3-l+ U l ss 2\s

(125)

+1

(126)

3. Opruge

154

F u N o p ru ž n a sila u jed n o m tan ju ru , a v a 2, a 3 u N /m m 2 n o rm a ln a n a p rez an ja n a ru b u ta n ju ra n a m jestim a 1, 2 i 3. V lačna su n a p rez an ja p ozitivna, tlačna negativna, s u mm debljina tan ju ra, h u mm p ro g ib pojed in o g ta n ju ra d o izrav n an ja u ravninu, / u mm pro g ib p ojedinog tan ju ra, a, /0, y u N /'m m 2 fa k to ri p rem a tablici 62, od n o s prom jera, s = d jd u fa k to r elastičnosti prem a je d n a d ž b i (127). Z a čelik sa £ = 210000 k u N /m m 2 N /m m 2 je fc = 923000 N /m m 2.

faktor elastičnosti

k=

4E

(127)

E u N /m m 2 m o d u l elastičnosti m aterijala op ru g e (tablica 58, str. 142), p P o issonov broj, m aterijala op ru g e = —0,3 za žilave m etale.

Z a tanjure grupe 3 standardi upućuju na odgovarajuću literaturu. Tablica 61. Tanjuraste opruge od peraog čelika sa £= 210000 N /m m 2 prema D IN 2093 Red B: meke opruge

Red A: tvrde opruge Dv mm

*>u mm

s mm

h mm

F N

s mm

Red B: meke opruge

Red A: tvrde opruge Dv

h mm

F N

mm

mm

s mm

28,5 31 36

3 3,5 4

F N

s mm

h mm

1,3 1,4 1,6

11500 15500 21000

2 2,5 2,5

1,6 1,75 2

4600 7400 6900

h mm

F N

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

35000 32000 49000

3 3,5 3,5

2,3 2,5 2,8

11000 14500 13500

20 22,5 25

10,2 H ,2 12,2

1,1 1.25 1,5

0,45 0,5 0,55

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

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 4,2

140000 130000 195000

6 6 8

4,5 5,1 5,6

41000 39000 79000

40 45 50

20,4 22.4 25.4

2,25 2,5 3

0,9 1 M

6500 7900 12500

1,5 1,75 2

1,15 1.3 1.4

2700 3700 4900

225 250

112 127

12 14

5 5,6

180000 255000

8 10

6,5 7

72000 120000

Tablica 62. Faktori za tanjuraste opruge prem a D IN 2092 5

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

ia 2,4

a

P

y

0,29 0,45 0,56 0,64 0,70 0,74 0,76

1,00 1,07 1,12 1,17 1,22 1,27 1,31

1,04 1,13 1,22 1,30 1,38 1,46 1,53

d

2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8

a

P

7

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

6

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 k a o tla in e

Pri konstantnom ili rijetko promjenljivom opterećenju opruga se smije deformirati (stlačiti) d o / = 0,75 h. Pri tome nastaju naprezanja < j 1= 2000 do 2400 N /m m 2. Ako se ta granica prekorači, postoji opasnost da opruga sjedne. K od promjenljivog opterećenja m jerodavna su naprezanja o 2 i o 3 na donjoj strani tanjura, jer se na tim mjestima javlja prskotina zbog umornosti. Ova naprezanja m oraju sa stanovitom sigurnošću ostati ispod dinamičke izdrž ljivosti tanjura, tj. razlika između gornjeg i donjeg naprezanja oh2 = ag2 ~ odnosno (7h3 = erg3 —
° h ~ a ‘ °d

/, -,0, (128)

dopušteno gornje naprezanje o-gdop=
a

Oj u

N /m m 2

S

(129)

čv rsto ća h o d a op ru g e za jed n o sm je rn o prom jenljivo naprezanje uz
Kod promjenljivo opterećenih tanjurastih opruga preporučuje se očvršćivanje površine npr. sačmarenjem odn. mlazom čeličnih kuglica. N a taj način opterećene opruge treba ugrađivati s prednaprezanjem koje daje deformaciju Tablica 63. Sile u stupovima Fu i progib /„ u stupovima tanjurastih opruga Stup prema

St. 170a

SI. 170b

SI. 170c

SI. 170d

SI. I70e

Sila stupa

F„ —

F

n •F

n *F

F

Z (n F )

Pregib stupa

/ u=

i f

f

i f

Z V -J)

Z (if)

F = s ila tanjura / = progib tanjura n = broj pojedinačnih tanjura složenih u istom smislu u jedan paket 1 = b ro j u oba smjera poredanih u stup pojedinačnih tanjura ili paketa opruga

3. Opruge

156

/j= 0 ,1 5 do 0,20 h, kako bi se spriječilo nastajanje prskotina zbog um ornosti m aterijala na mjestu 1 (si. 168 a), izazvanih preostalim vlačnim naprezanjima u opruzi.

Slika 170. Slaganje ta n ju ra u stupove a) je d n a k i tan ju ri izm jenično; b) jed n a k i ta n ju ri u istom sm islu; c) jed n a k i tan ju ri izm jenično u p a k etim a ; d) različite debljine ta n ju ra izm jenično; e) različite debljine ta n ju ra izm jenično u p ak etim a

M ogućnost kombinacije stupca tanjurastih opruga pokazuje slika 170, a sile stupca Fu i progibe f a za razne načine sastavljanja daje tablica 63. U stupcima s tanjurim a različite debljine najtanji tanjuri postižu najprije svoj maksimalni progib. Sila Fu ne smije stoga spljoštiti najtanje tanjure. Ako se to ipak dogodi, tada se za tako složene opruge u stupac dobiva lomljena karakteristika, jer tanjuri više nisu elastični. Tablica 64. Dopuštena odstupanja tanjurastih opruga prema D IN 2093 Reducirane debljine tanjura opruga grupe 3

^ u ru p a

1

1

j

odn. s' mm

0,3 . . 0,4 +0,020 -0 .0 3 0 0,5 . . 0,6 +0,025 -0 ,0 3 5 0,7 . . 0,8 +0,030 -0 ,0 4 0 0,9 +0,035 -0 ,0 4 5

^0 zzs+ h odn. zzs' + h mm

+ 0,075 —0,025

4 3,75

5 4,70

6 5,60

F kod /« 0 ,7 5 h

8 | 7,50

1 j

10 9,40

12 11,25

14 13,10

Zračnost između svornjaka za vođenje i unutarnjeg promjera Đu Đa mm

Zračnost mm

4,2 . . . 14,2

0,2

16,3 . . . 18,3

0,3

20,4 . . . 25,4

0,4

28,5

0,5

31 . . . 64

1

72

2

+ 25% -7 ,5 %

1

2

+0,035 -0 ,0 4 5 1,1 . . 1,25 + 0,040 -0 ,0 5 0

s mm s' mm

1,5 . . 1,75 + 0,045 -0 ,0 5 5 2 +0,050 0,060 2,25 . . 2,5 + 0,055 -0 ,0 6 5 . 3,5 + 0,065 3 -0 ,0 7 5 3

4

. . . 14 ±0;20

+ 0,10 -0 ,0 5 + 15% - 7 ,5 %

+ 0,15 -0 ,0 5

±0,20

+ 5%

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 m oraju uzeti u obzir u konstrukciji. To vrijedi i za tolerancije sila opruga. U tablici 64 navedena su dopuštena odstupanja prema D IN 2093 te potrebna 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 upotreb ljavaju npr, kao tlačne i povratne opruge, ventilske opruge za mjerenje sile, za ograničenje sile i slično. Slika 171 pokazuje izvedbu prem a D IN 2095. Do 10 mm prom jera žice opruge se oblikuju hladno, između 1^ i 17 mm hladno i toplo, već prem 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. DIN 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 uspona na krajnjem izlaznom navoju žice. Da bi se dobile dovoljne naležne plohe okom ito na os opruge, odbruse se krajevi žice do d/4. Ispod d = 0,5 mm krajnji navoji u pravilu se ne bruse.

Slika 171. H la d n o oblik o v an e tlačne opruge a) krajn ji navoji prilegnuti i b rušeni; b ) krajn ji navoji p ritegnuti; c) o d stu p a n ja ob lik a ; d) sile i duljine op ru g a

158

3. Opruge

Kod tlačnih opruga, naročito onih koje su izložene čestim promjenam a opterećenja, treba nastojati da završeci izlaznih navoja leže m eđusobno zaokre nuti za 180°, te da uvijek ima ukupno 4 j, 5 |, 6 j itd. navoja. Budući da završni krajevi nisu elastični, treba razlikovati ukupan broj navoja od broja navoja s opružnim djelovanjem i'f. U pom enutom D IN 2095 (slika 171) j® ûk *f d" 2. Ako svi navoji leže jedan na drugom (dodiruju se), onda tlačna opruga ima stisnutu duljinu bloka Lm'kod naslonjenih i brušenih krajnih navoja kod samo naslonjenih krajnih navoja L Bl u m m ¡uk d u mm

L U1 = iuk ■d

(130)

L B1 = (iuk + 1,5)4

(131)

duljin a stisnute opruge bloka, u k u p a n broj navoja, p ro m je r žice.

U jednadžbe (130) i (131) uključene su izradne tolerancije +0,5 ti. U načelu treba da kod ispitne sile Fn ostane još minimalan razmak između navoja s opružnim djelovanjem, prema tablici 65. Dopuštena odstupanja za opruge obuhvataju prom jer navoja Dsr, duljinu nestlačene opruge L 0, silu opruge F, odstupanje osi opruge od okomice e y, odstupanje c2 u paralelnosti čeonih ploha (si. 171c) i to u kvalitetama grubo, srednje i fino (tablica 66). D a bi proizvođač mogao održati zadane sile, treba mu ostaviti mjere slobodne za moguću korekturu pri izradi opruge. Za to m ora biti slobodno: kod jedne zadane sile na opruzi i propisane duljine L 0: i {i jedna veličina d li Dv odn. Du, kod dvije zadane sile na opruzi: L 0, i'f i d ili Dv odn. Du. Tablica 65. Zbroj Sa najmanjih razm aka među navojima prema D IN 2095 X

d mm

s.

u mm 1 pri odnosu nam atanja w = D r/*# preko 6 preko 8 preko 12 do 8 do 12

mm

4 do 6

0,07 đo 0,5

0 ,5 d + xd 2is

0,50

0,75

1,00

preko 0,5 do 1,0

Q ,4d+xd2 tf

0,20

0,40

0,60

1,00

0,3 d + xd i i[

0,05

0,15

0,25

0,40

preko 1,6 do 2,5

0,2d+ xd2it

0,035

0,10

0,20

0,30

preko 2,5 do 4,0

1 m m + x d i if

0,02

0,04

0,06

0,10

preko 4,0 do 6,3

1 mm f x d 2 i(

0,015

0,03

0,045

0,06

preko 6.3 do 10

1 m m + x d 2 if

0,01

0,02

0,030

0,04

preko 10 do 17

1 mm + xd2i{

0,005

0,01

0,018

0,022

preko 1,0 do 1,6

j

'

1,50

159

3.6. Cilindrične tlačne i tlačne

Prednost treba dati standardnim veličinama prem a DIN 2098 (standardom su obuhvaćene dimenzije L0, L„, f n, C i d ). 3.6.2. Tlačne opruge od okruglih šipki Na si. 172 prikazane su (uglavnom toplo oblikovane) tlačne opruge od okruglih šipki prema DIN 2096. Od 10 do 14 mm prom jera šipke d krajevi se bruse iz punog m aterijala (si. 172a), a preko te mjere do ¿ = 60 mm kuju se i bruse ravno (si. 172b). Opruge se nakon toplog oblikovanja poboljšavaju. Tablica 66. Dopuštena odstupanja za hladno oblikovane tlačne opruge prem a D IN 2095 i za vlačne opruge D IN 2096 Dopuštena odstupanja od D„ u mm j srednje i pri odnosu nam atanja w = D J d nreko 8 preko 8 do 15 4 do 8 do 15 4 do 8

grubo j

mm

i 1 1

4 do 8

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

I 1 ; 1 1 i :

± 0,3 + 0 ,4 ± 0,5 +0,6 ± 0,7 + 1,0 ±1,5 +2.3 ± 3.5

i

1 1

; i

¡

grubo

U mm

preko preko preko preko preko preko preko preko preko preko preko

4 6,3 10 16 25 40 63 100 160 250 400

4 do 12

do do do do do do do do do do do do

4 6,3

10

16 25 40 63 100 160 250 400 630

± 0 ,4 ± 0,5 ± 0,6 + 0,7 ± 0,9 ± 1.2 ± 2 ,0 ± 3,0 ± «

± 0,6

0,5 1 1,6 2,5 4.0 6,3 10

do do do do do do do

kvaliteta

1 1,6 2.5 4,0 6.3 10 17

±

± 1,8 ± 2,5 ± 3,5 ± 5.5 ± 8,5 ±13 ±20

±10

±15

±30 ± 24 ± 21

± 18

+16

±14 ±12

preko 4 do 10 + 24 + 20 + 17 ±15 + 13 + 11 ± 10 grubo

0,08^

±0,1 ±0,1 ±0,15 ±0,15 ± 0 ,2 ±0.25 ± 0 ,4 + 0,6 ± 0 ,9

± 1.8 ±2.8

±0,15 ±0,15 ± 0,2 ± 0,2 ± 0 .3 ± 0 ,4 ± 0 ,5 ± 0 ,7 ± 1,0

± 4 ,3 ± 6,5 + 10

± 2 ,5 ± 4 ,0

± 0 ,3 ± 0 ,4 ± 0 ,4 ± 0,5 ± 0 ,7 ± 0 ,9 ± 1 ,3

± 0,3 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,4 ± 0,5 ± 0,7 ± 1,0 ± 1,3 ± 2,0 ± 3,2 ± 5,0 + 7,5

± 0,7 0,8 ± 1,0 ± 1,3

grubo

preko preko preko preko preko preko preko

± 0 ,2 ±0,25 ± 0 ,3 +0,35 ±0,45 + 0,6 ± 1 .0 + 1,5 ± 2 ,3

±0,1 ±0,15 ±0,15 ± 0.2 ±0,25 ± 0.3 ± 0,5 ± 0,8 ± 1 .2

Dopušteno odstupanje od ¿o u mm | t srednje | fino pri odnosii nam atanja w —D J d preko 12 | 4 do 12 preko 12 4 do 12 preko 12

± 0,5 ± 0,6 ± 0,7 ± 0,8 ± 1,0 ± 1.3 ± 1.9 ± 2,5 ± 4 ,0 ± 6 ,4

2 do 4

±0,15 + 0,2 + 0,25 ± 0,3 ±0,35 + 0.5 + 0,8 ± 1,2 ±1,8»,

preko 8 do 15

±16 + 14 + 13 + 12 + 11 + 10 ± 9

±13 ±12

±1« ±10 ±9 ±8 ±7

±11

±10

±0,2

± 0,2

± 0,3 ± 0 ,4 ± 0,5 ± 0 ,7 ±0.9 + 1.4 ± 2,2 ± 3,5 ± 5 ,0

± 1,6

Dopušteno odstupanje od F u % | srednje pri broju navoja i{ i i preko 4 preko 10 | 2 do 4 | do 10 preko 10 2 do 4 ± 19 + 16 + 14 ±12 + 10 + 9 ± 8

±0,15

fino preko 4 do 10

preko 10

± 13

±10 ±9 ±8 ±7

±7 ±6

±5 ±5 ±4

± 7 ± 6

±4

srednje

i4,6;)

0,04 Lq (2,3°)

v.isi

0.06 D

0,03 Dv

0,015 Z),

0,02 Lo

3. Opruge

160

Krajevi opruga koji ostaju neobrađeni (si. 172c) m oraju se prihvatiti posebnim tanjurom (s urezanim usponom opruge). Za broj navoja vrijedi ono što je u 3.6.1. rečeno za hladno oblikovane tlačne opruge, ali je iuk = i f + 1,5. Duljina opruge stisnute do dodira navoja (duljina bloka) iznosi: K od opruga od valjanih okruglih šipki (slike 172 a i b) ,3)d

(132)

kod opruga od brušenih okruglih šipki (si. 172 a i b) ^ B i^ (iu k -0 ,4 )d

(133)

k o d opruga s neobrađenim krajevim a (s\. 172c)

^ B l= (iu k + l)rf

(134)

duljin a stisnute op ru g e (blo k a) k a d a navoji leže je d a n n a d rugom , u k u p n i broj navoja, d u mm

najveći m ogući p ro m je r šipke, ti. uključivo plu sto leran cije (tablica 56, str. 144 i tab lica 67).

Zbroj najmanjih udaljenosti među navojima S3= x d ■i f

(135)

broj n av o ja s opru žn im djelovanjem , fa k to r u zavisnosti od o d n o sa n a m a ta n ja w = D J d . F a k to r 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

Slika 172. T lačne op ru g e od okru g lih šipki a) krajevi o p ru g e prilegnuti i brušeni iz pun o g ; b) krajevi op ru g e prilegnuti, kovani i b rušeni; c) krajevi op ru g e neo b rađ en i

Dopuštena odstupanja za opruge vidi u tablici 67, a za promjere valjanih šipki D IN 2077 u tablici 56 na strani 144. Za proizvođača m oraju zbog mogućnosti postizavanja zadanih veličina ostati slobodne: duljina L0 i d ili i f.


161

Tablica 67. Dopuštena odstupanja za tlačne opruge od okruglih sipki prema DIN 2096 Brušene šipke d mm

. !0± 0,05

>10.

. 20 + 0,(

> 2 0 ±0,10

Dopuštena odstupanja /) ,, Du. Đ
50 63 80 100 125 160 200 250

50 63 80 100 125 160 200 250 300

Opruge od brušenih sipki pri u> 8 mm

trg 8 mm

tr> 8 mm

± 1,2 ±1,5 + 1,8 ± 2,3 + 2,6 ±3 ± 3,3 ± 3,9 ± 4.6

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

+ 0,8 ±1 ± 1 ,2 ±1,5 ± 1 ,7 +2 ± 2 ,2 ± 2 .6 ±3,1

i

1

Opruge od valjanih šipki pri

i

r

3 ^ 3 HA oc

Ds. D>t. Du mm preko do

±0,8 ±1 ± 1,2 + 1,5 ± 1.7 +2 ± 2,2 + 2,6 ±3,1

Sila F p r i zadanoj duljini opruge za valjane šipke: ±[(1,5 mm + 0 .0 4 /B1) c+ 0,02 F] za brušene šipke: ± ((l,5 m m + 0 ,0 4 /B1)c + 0 ,0 l F]

Nestegnuta duljina L 0 pri zadanoj sili opruge: ± (1,5 m m + 0 ,0 4 /BI) e } = 0.03

(odgovara 1.7 )

i>2= 0.025

(odgovara 1,5 )

3.6.3. Vlačne opruge od okrugle žice Primjer izvedbe vlačne opruge sa savinutim ušicama prikazuje slika 173. O pruga je nam otana navoj uz navoj sa predopterećenjem F0. Tek kada se opruga optereti silom F > F 0 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 hladnom stanju. Preko toga (kod većeg opterećenja već od ć/= 10 mm) nam ataju se toplo, a nakon nam atanja poboljšaju se. Poboljšanjem izvršenim nakon nam atanja qpruge gube prednaprezanje. Standardne promjere žice i štapova d vidi u tablicam a 55 i 56.

n

ft i / —*

Slika 173. V lačna o p ru g a n a m a tan a s predopterećenjem

Fn Različiti oblici ušica prema DIN 2097 prikazani su na slici 174. Ušice jedne opruge u istoj su ravnini, ili su za 90° m eđusobno zaokrenute. Kod 11 Elementi strojeva

3. Opruge

162

opruga sa savijenim ušicama (si. 174a do h) je i = iuk, a s priključnim tijelima (si. 174i do m) je i f < illk. Navoji s opružnim djelovanjem počinju nakon izlaska iz priključnih tijela. Punoj njemačkoj ušici (si. 173, si. 174b) daje se prednost. a)

Slika

b)

c!

d)

e)

f)

g)

h)

i)

k)

174. O blici ušica vlačnih o p ru g a p rem a D IN 2097 (brojevi o zn aču ju o d n o s L H/Du) a ) polovična njem ačka ušica; b ) cijela njem ačka ušica; c) d v o stru k a njem ačka ušica; cl) cijela njem ačka ušica sa stra n e d ig n u ta ; e) njem ačka d v o stru k a ušica sa stra n e d ig n u ta ; j) k uglasta ušica; g) k u k a sta ušica sa stra n e d ig n u ta ; h) engleska u šic a; i) k u k a u v a lja n a; k ) sv o rn ja k s navojem u v a lja n ; /) čep s navojem uvijen; m) p lo sn a ta ušica uvijena

Duljina neopterećenog tijela opruge Lk u mm if d u mm

L K^ ( i f + l ) d

(136)

duljin a neopterećenog tijela op ru g e (bez ušica), broj n avoja s opru žn im djelovanjem , pro m jer žice.

Vlačne opruge proizvode se također u kvalitetam a grubo, srednje i fino. Dopuštena odstupnja za neopterećenu duljinu L 0 vidi u tablici 68, a za srednji promjer navoja Dsr i silu F nepredopterećenih vlačnih opruga u tablici 66. Dopuštena odstupanja za sile predopterećenja F 0 : grubo ± 3 0 % , srednje ± 15 %, fino ± 7,5 %. Kod predopterećenih opruga zbrajaju se dopuštena odstupanja Tablica 68. Dopuštena odstupanja duljine L« neprednapregnutih vlačnih opruga prem a D IN 2097

grubo ¿0 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

preko 8 do 12

± 0,6 ± 0,7 + 0,8 + 1,0 + 1,0 ±1,3 ±1,3 ± 1,6 + 1,8 ±2,2 ± 2.4 ± 3,0 ± 3,0 ± 4,0 ± 4,0 ± 5,0 + 5,0 ±6,5 + 20o od ¿o

Dopušteno odstupanje srednje pri odnosu nam a tanja h = D J a 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 ± 3 ,0 ±23 ± 3,0 ± 4 ,0 ±1,5% od U

fino

4 do 8 + 0,3 + 0,4 ± 0 ,5 ± 0 .6 + 0,8 ±1,1 ± 1 ,5 ± 2 ,0 ±2,5 ± 1% od

preko 8 do 12 +0.4 ± 0,5 + 0,6 ±0,8 + 1.1 ±1.5 ± 2 ,0 + 2,5 + 3,0

163


za silu F (tablica 66) i sila predopterećenja F 0 (ne procentualne vrijednosti!). Dopuštena sila predopterećenja F 0 ^ 0,25 Fn. Proizvođaču treba za nužne korek ture ostaviti slobodno: kod jedne propisane veličine sile u opruzi, propisane duljine L 0 i propipisanog predopterećenja F0:i{ i jedna od veličina d ili Dv odn. Du, kod dvije propisane sile u opruzi: i f i jedna od veličina d, Dv odn. Du i F 0.

3.6.4. Proračun tlačnih i vlačnih opruga Presjeci žice ili šipke pretežno su opterećeni na torziju. Proračuna je utvrđen u D IN 2089: 8Dsr G d . (137) Idealno torziono naprezanje tj = —jj- r = ---- - - j J nd 7t ■i( - u ST Maksimalno torziono naprezanje

t k = k • tj

(138)

p . .. Promjer žice

, 3/8F • Dsr d= Tt ■X;

(139)

Opruženje, hod opruge

f—

8D3 ~i 9T- ^ - F G md

(140)

Broj navoja s opružnim djelovanjem

G d^ f tf= - —j— — 8F)sr • F

(141)

Sile na opruzi

F=

G-d*-f *Dl-i(

(142)

Specifična sila

4 c= ^ = — / 8Dsr • i

(143)

i. u N /m m 2 idealno to rzio n o naprezanje, k o d kojeg nije uzeto u o b z ir zakrivljenje žice, r k u N /m m 2 to rz io n o naprezanje, kod kojeg je uzeto u o b z ir i zakrivljenje žice, k fa k to r p rem a tablici 69, F u N sila koja o pterećuje o prugu, G u N /m m 2 m o d u l klizanja (tab lica 58, str. 145), d u mm p ro m je r žice o d n o sn o šipke, (tablice 55 i 56, str. 144), Dsr u m m srednji pro m jer navoja, ir broj nav o ja s opru žn im djelovanjem f u mm opruženje, hod opruge, c u N /m m specifična sila opruge. Tablica 69. Faktori

k

za vlačne i tlačne vijčane opruge prema D IN 2089

D Jd

k

D Jd

3 3,2 3,4 3,6 3,8

1,55 1,51 1,47 1.44 64,

4 4.2 4,4 4,6 4,8

i i ! 1 i i

k

D„!d

*

D Jd

k

1,38 1.36 1,34 1,32 1,31

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

D„/d 8,5 9 9,5 10 11

k

D Jd

k

D Jd

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

3. Opruge

164

Dimenzioniranje mirno ili rijetko promjenljivo opterećene tlačne i vlačne opruge (dopuštena naprezanja): 1. Hladno oblikovane tlačne opruge od okruglih žica (vidi 3.6.1.). Djelovanjem F n na oprugu bit će i idop = 0,5 nM, kod sile kod koje dolazi do dodira navoja opterećene opruge F B1 bit će Tidop = 0,56 trM. Vlačna čvrstoća
d = 10 Tidop = 830 Tidop = 780

20 810 760

30 780 730

40 740 690

50 mm 660 N /m m 2 600 N /m m 2

4. Vlačne opruge od okruglih profila, najčešće toplo oblikovane (vidi 3.6.3.). Nam atanje s predopterećenjem nije moguće. Djelovanjem sile Fn na oprugu iznosi T id o p = 600 N /m m 2. Dimenzioniranje promjenljivo opterećenih tlačnih i vlačnih opruga za prak tički neograničenu izdržljivost (dopuštena naprezanja): U načelu ne smiju se, najprije, prekoračiti dopuštena naprezanja sa kon stantnom silom opterećene opruge. Zatim, m ora naprezanje hoda opruge, a to je razlika između gornjeg i donjeg torzionog naprezanja xkh= Tkg —zkd, ostati s dovoljnom sigurnošću ispod jednosm jerne čvrstoće hoda žice odn. šipke. U tome je xk„ najveće, a i kd najmanje naprezanje koje se javlja u toku jednog titraja [oba izračunata jednadžbom (138)]: Dopuštena naprezanja hoda opruge, razlika između gornjeg i donjeg torzionog naprezanja

165

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne t kH u N /m m 2

čvrstoća h o d a žice za op ru g e o d n o sn o šipke k o d t k(i= 0 . Vidi slijedeće p o datke,

a

fa k to r o p a d a n ja čvrstoće žice odn. šipke. Vidi slijedeće podatke.

Tkd S

u N /tn m 2

donje to rzio n o naprezanje titra ja , koeficijent sigurnosti = 1 ,3 d o 1,5 u n o rm aln o m slučaju.

1. Hladno oblikovane tlačne opruge od okruglih žica (vidi 3.6.1.) Za promjere žice do ¿ = 5 m m , prem a tablici 55, str. 144, vrijedi za vrstu žice C nesačmareno rkH = 400 N /m m 2, a «0,23 sačmareno čeličnim kuglicama rkH= 500 N /m m 2, a % 0,20 vrstu žice FD nesačmareno t kH = 320 N /m m 2, assO,33 sačmareno čeličnim kuglicama xkH= 420 N /m m 2, a « 0 ,20 vrstu žice VD nesačmareno t kH = 460 N /m m 2, a «0,27 sačmareno čeličnim kuglicama t kH= 580 N /m m 2, a %0,23 Za žice sa d > 5 mm nema još dovoljno vrijednosti dobivenih pokusima. Preporučuje se stoga uzeti TLk H ~~

° M TT k H ( 5 m m ) ’ ^M (5 mm)

ako su
3. Opruge

166

opruge smanjiti, jer sila predopterećenja F 0 popušta. Nisu isključeni ni lomovi zbog um ornosti materijala. Za samo tijelo opruge vrijede ista dopuštena naprezanja kao i za tlačne opruge. Ne preporučuju se toplo oblikovane vlačne opruge. U naročitim slu čajevima treba se posavjetovati s proizvođačem opruga. Proračun cilindričnih tlačnih opruga od četverokutnog profila: vidi DIN 2090.

3.7. Gumene opruge Gumene se opruge upotrebljavaju uglavnom za prigušenje titraja i udara, npr. kao opruge za temelje ili opruge uložaka elastičnih spojki. Vulkanizirana guma 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 um a (kaučuk) se ne može kom primirati. O na može promijeniti svoj oblik, ali ne i volumen. K ada bi gumu zatvorili sa svih strana ona bi izgubila svoja elastična svojstva. Da se olakša vulkaniziranje gumene mješavine, dijelovi moraju biti približ no jednake debljine, ali ne suviše debeli. Zbog zarezne osjetljivosti gume treba izbjegavati oštre bridove ili uglove (zaobljenja ili rebra povoljna su). Kao materijal dolazi u obzir prirodna guma, buna-S, perbunan-guma i druge. Buna i perbunan su sintetičke gume (umjetna guma). Dugotrajnim djelovanjem svjetla, topline i kisika guma stari i to tako da um jetna guma otvrdne, a prirodna omekša, uz stvaranje napuklina. Vlačna naprezanja pospješuju starenje (vlačne opruge izbjegavati!). Sintetička guma je manje od prirodne gume osjetljiva na toplinu, ulje i benzin. Između —20° i —70°C guma smrzava, tj. postaje tvrd^ i krhka.

Slika 175. O snovni oblici gum enih o p ru g a a) o p ru g a sa sm ičnim p lo čam a: b) o p ru g a sa sm ičnim tulicim a: c) tlačna op ru g a: i/l uvojno-sm ična o p ru g a ; c) uvojno-sm ična o p ru g a s pločam a

167

3.7. Gumene opruge

Tok deformacije-naprezanja gume određen je prem a D IN 53504 (JUS G.S2.127). Primjerice a200 = 12 N /m m 2 znači da se materijal pri tom naprezanju rastegne 200 %. Naprezanje er100 je tada jednako m odulu elastičnosti, koji znatno ovisi o tvrdoći gume. Tvrdoća se daje u internacionalnim stupnjevima tvrdoće IRH, koji približno odgovaraju konvencionalnoj Shore-A-tvrdoći (DIN 53505 ili JUS G.S2.125). Shore-A-tvrdoća označuje otpor kojim se m ate rijal opire prodiranju krnjeg stošca sa £>=1,3 mm, đ - 0,79 mm i a = 3 5 °. Na primjer 40 Shore-A znači da je krnji stožac pri zadiranju za 1,27 mm naišao na otpor od približno 4,4 N. Skala tvrdoće ide od 0 do 100. 0 Shore-A izražava najm anju tvrdoću (dubina prodiranja 2,54 mm kod 0,56 N), 100 Shore-A najveću tvrdoću (bez prodiranja kod 8,2 N). S praktički dovoljnom točnošću može se staviti: 50 Shore-A» 5 0 IRH. Vrste gume koje dolaze u obzir za opruge tvrdoće su 40 do 70 Shore-A % 40 do 70 IRH. Metalne ploče sprečavaju gumene opruge da se pri tlačnom opterećenju slobodno poprečno deformiraju. Zbog toga karakteristike tlačnih opruga ne ovise samo o tvrdoći materijala, nego u velikoj mjeri i o oblikovanju. Stoga se modul elastičnosti

.>■./*/?/*

T

■//>/ r-»VA'

W

Sliku 176. M etalastik -o p ru g a tCi.T? Freiulcnbenj. VVeinheun Bergstr.l .4 okrugli ležaj: B o d b o jn ik : ( d v ostruk b -le ž a j; I> u ltra tu ljac : i. p lo sn a t ležaj: f M etaeone-ležaj: (7 stožast priru b n i tu .ja c . U E lastik-spojka

3. Opruge

168

E navodi u zavisnosti od tvrdoće i oblika (si. 177). Oblik se obuhvata fakto rom oblika k. On je odnos površine preko koje se dovodi sila, i slobodne površine. Za opruge kao na si. 175 c je prema tome cE • 7t/4 d faktor oblika k = - ----- , (145) d ■n ■h 4/i Suprotno metalnim oprugam a, gumene opruge imaju zakrivljene karak teristike. Pri malim deformacijama možemo uzeti da je karakteristika ravna, tj. sa konstantnom krutošću c. Pri promjenljivom opterećenju opruga se očvršćuje, a njezina karakteristika odstupa od statičke. Ovo odstupanje obuhva ća se faktorom tp tj.: krutost opruge

c = (p-csta,

(146)

c u N /m m ili N m m /ra đ k ru to st o p ru g e pri p rom jenljivom opterećenju, c»,al u N /m m ili N m m /ra d k ru to st op ru g e pri m irn o m opterećenju, p rem a je d n a d ž bi (106) ili (107), str. 140, fa k to r korekcije kod tv rd o će = 40 50 60 70 Shore-A
Jednadžba (146) vrijedi za gumene opruge opterećene na tlak i smik. Statički modul klizanja G treba uzeti sa slike 177. U tablici 70 iznesene su jednadžbe za proračun uobičajenih oblika opruga idopuštena naprezanjaprema iskustvu. Proračun daje samo približne vrijednosti. Ako je potrebno, treba razgovarati s proizvođačim a opruga.

Slika 177. Statički m odul elastičnosti E u zavisnosti od tv rd o će i o d fa k to ra oblika, statički m odul klizanja G u zavisnosti o d tvrd o će

3.7. Gumene opruge

169

Tablica 70. Jednadžbe za proračun gumenih opruga i dopuštena naprezanja Opruga s pločama j opterećena na smik ] si. 175a |

Opruga sa tuljcima opterećena na smik si. 175b

r Tlačna opruga SI. 175c Vrijedi do 20% sabijanja

20% pomaka

Opruga opterećena uvijanjem ha smik si. 175d

Opruga s pločama opterećena uvijanjem na smik si. 175e

40' okreta

20' okreta

1 i =FIA

y - r /G

x u N /m m 2 Fu N E u N /m m 2 y u rad A u mm“ R, r u mm

x = FfA

|

D( F \ / = l n —{----------1 d \i,8je hGj

T k k CT
1... 1 ... 0,5 . . . 1...

2 1.5 1 2

3 ...5 2,5 . . . 5 1 . . . 1.5 3 ...5

r_ * R4- , 4

T s x » 0 ,6 5 -------------( R ' - r 'j C

4 n h G \r2 R 2J a u N /m m 2 T u Nmm G u N /m m 2
Naprezanje

,= 0 .6 5

A r

f J lAT ■Ei

smično naprezanje sila opruge modul elastičnosti kut smika spojna površina guma-metal polum jer opruge

m im o opterećenje povremeni udar trajno titrajno opterećenje posebni slučajevi ograničenog udara

T

o= F jA

tlačno naprezanje mom ent uvijanja opruge modul klizanja kut zakretanja opruge visina opruge debljina opruge

Paralelno smično ^dop N, mm2 1 ... 1 ... 0.3 . . . 0,5 . . .

2 2 0.5 1

Uvojno smično ^dop N /m m 2 2 2 0,3 . . . 1 0 , 5 . . . 1,5

170

4.

OSOVINE I VRATILA

4.1. Funkcija, oblikovanje Osovine (si. 178a i b) nose na sebi mirujuće ili rotirajuće strojne dijelove kao što su remenice, zupčanici, rotori i si. One 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 om ent! Vratila (si. 178 c i d) na sebi nose strojne dijelove kao i osovine, ali se ovi djelovi stalno okreću te uvijek prenose okretni moment. Vratila su opterećena na savijanje i uvijanje. Osovine i vratila s centričnim uzdužnim provrtim a nazivaju se šuplje osovine, odnosno šuplja vratila (si. 178 d). Rukavcima nazivamo one dijelove osovina i vratila kojima se oslanjaju na ležaje. K ratke osovine nazivaju se svornjaci. Za prijenos snage između pokretnih pogonskih i radnih agregata upotreb ljavaju se i savitljiva vratila, D IN 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. Općenito se osovine i vratila izrađuju od čelika St 42 (Č. 0460) ili St 50 (Č. 0545), a visokonapregnute od St 60 (Č. 0645). Kod većih zahtjeva dolaze u obzir i C 35 (Č. 1430), 40 M n 4 (Č. 3130), 3 4 C r 4 (Č. 4130), 4 1 C r 4 (Č. 4131) i slično, dok se kod m otornih vozila uzima 16 M nCr 5, (Č. 4320), 20 M nCr 5, (Č. 4321), 18 CrN i 8, (Č. 5421) ijilično. L potreba legiranih čelika isplati se kod titrajnih naprezanja (izmjeničnog savijanja) samo onda, ako ne postoji djelovanje zareza, jer su čelici visokih mehaničkih svojstava veoma osjetljivi na takva djelovanja. Za izbor materijala može biti mjerodavna otpornost na koroziju. Ravne osovine i vratila do promjera oko 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 jednog promjera na drugi se prema zahtjevima fino tokare, bruse, poliraju valjanjem, tiskanjem ili lepanjem. Najopteiećeniji se površinski kale (jezgra m ora ostati žilava) i najfinije obraduju. Osovine i vratila od legirana čelika visoke čvrstoće nisu ništa kruća nego ona od običnih konstrukcionih čelika, jer im je modul elastičnosti jednak. Šuplje osovine i vratila s promjerom provrta od 0.5 J su za oko 25 °0 lakši nego puna vratila, aii moment otpora iznosi još uvijek oko 95 %. Visokoturažne osovine i vratila od n - - 1500 s 1 m oraju biti kruta, kruto uležištena i izbalansirana.

4.1. Funkcija • oblikovanje

Slika 178. Prim jeri za osovine i vratila a) n e p o k re tn a p u n a o so v in a ; b) o k re tn a p u n a o so v in a; c) p u n o v ra tilo ; d) šuplj v ratilo

172

4. Osovine i vratila

Protiv uzdužnih pomicanja osiguravaju se osovine i vratila stupnjevanom promjenom prom jera (stupnjevanjem), postavnim ili sigurnosnim prstenovima. Naizmjenično naprezanje na savijanje osovina i vratila izaziva pri svim prom jenam a presjeka, utora i slično stalnu opasnost od loma zbog umornosti (djelovanja zareza!). Vršna naprezanja mogu se smanjiti raznim prikladnim m jerama 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 toka sila koje prolaze kroz

zaštitna cijev

strano

osovinu ili vratilo m jerodavan je za čvrstoću. Iz primjera na slici 180 vidi se kod kojeg je oblika prijelaza tok skretanja sila najblaži i time najmanje smanjuje čvrstoću oblika. Isto se tako može zarezima za rasterećenje (E na slici 180) tok sila blaže skrenuti.

(7f ,

t,

Slika 180. Z arezno djelovanje i tok sila u o so v in a m a i vratilim a nazivno n ap rezan je: crk, r k nap rezan je izazvano zareznim djelovanjem

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 standardnih brojeva D IN 3 (JUS A.A0.001). Standardne brzine vrtnje pri opterećenju za remenice i klinaste remenice vidi u D IN 112, (JUS M.C 1.250), a za alatne strojeve u DIN 804 (JUS M.C1.253).

4.2. R u kavci

173

4.2. Rukavci 4.2.1. Nosivi rukavci Rukavci (slika 181) kod 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 poprečno na os rukavca. Rukavci koji se nalaze na krajevima osovine ili vratila nazivaju se čeoni rukavci, a unutar toga unutarnji rukavci. O jačanja (vjenac) ili stanjenja, služe za preuzimanje malih uzdužnih sila kao aksijalno osiguranje položaja. Visina vijenca najčešće iznosi u = 0,1 d, a širina ¿>= 0,1 do 0,15 d. Umjesto vijenca može se naprešati i prstenove ili kod umjerenih sila postavne prstenove osigurati vijkom ili zatikom (slika 182).

Slika 181. N osivi rukavci a) cilindrični čeoni ru k a v ac ; b) cilindrični u n u ta rn ji ru k a v ac s ojačanjem ; c) cilindrični u n u tarn ji ru k a v ac ; d ) konični n e p o k retn i ru k a v ac ; e) k uglasti p o k re tn i ili nepokretni rukavac Slika 182. Prstenovi k a o o jač an ja v ratila a) stezni p r s te n ; b) p ostavni p rsten D IN 1705 sa dva za 135° p o m a k n u ta z atik a s n av o je m ; c) p ostavni p rsten D IN 1705 s kon ačn im zatik o m

Slika 183. R ukavci ručica a) uvijčan s vijčanim n a stav k o m : b ) u p re šan ; c) s k o n u so m i vijčanim nastavkom

Kuglasti rukavci omogućuju kutnu pokretljivost osovine, ali zbog nepovoljnog trenja nisu prikladni kao rotacioni rukavci. Često je iz proizvodno-tehničkih razloga ili zbog vezanja uz materijal korisno da se rukavac izrađuje posebno s vijčanim nastavkom ili nastavkom koji se uprešava, npr. rukavac ručice prema slici 183.

174


Standardizirani su: cilindrični krajevi vratila D IN 478 (JUS M.B1.090), konični krajevi vratila D IN 749 (ISO/R 775) i D IN 750 (ISO/R 775), krajevi vratila za mazne pumpe D IN 746 (ISO /R 775), za zupčane pogone D IN 783 (ISO/R 775), za električne strojeve D IN 42943 (JUS N.G0.020 i 021), za pomoćne strojeve D IN 73031 (ISO /R 775), za jednodjelne postavne prstenove D IN 705, a za dvodjelne D IN 708.

4.2.2. Potporni rukavac

Potporni ili uporni rukavci aksijalno su opterećeni, te služe kao podupora osovine ili vratila. Za male pritiske zadovoljava pun uporni rukavac (si. 184 a). Budući da je brzina klizanja na obodu 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 prigodom podmazivanja.

Slika 184. P o tp o rn i rukavci a) s p u n o m naležnom p o v ršin o m ; b) s p rste n asto m naležnom p o vršinom ; c) s p rste n asto m naležnom p ovršinom i lećastom p o tp o rn o m plo čo m ; d) kuglasti ru k av ac

U potrebom prstenastog potpornog rukavca (si. 184b) smanjuje se ovaj nedo statak. Povoljno je da se kaljeni rukavac oslanja na potpornu ploču, kaljenu ili od lijevana željeza. Lećasta uporna ploča (s na si. 184c) nastavlja se (podešava se) sama prema potpornoj kliznoj plohi. Kuglasti rukavci (si. 184d) podešavaju se isto tako sami kao rotacioni rukavci. Nisu podesni zbog nepo voljna trenja.

4.3. Čvrstoća 4.3.1. Momenti savijanja i uvijanja, momenti inercije i momenti otpora

Osovine i vratila treba sm atrati nosačima na dv'a oslonca, s pojedinačnim silama F. N a mjestima ležaja javljaju se reakcije F A i f B. Na slici 185 označeni su opasni presjeci grafički i pom oću brojeva. Opasnim presjecima treba smatrati sve presjeke na mjestima promjene promjera, na mjestima utora, žlijebova itd., a kod ravnih (glatkih) osovina i vratila na mjestu najvećeg momenta

4.3. Čvrstoća

175

savijanja. Sile F proizlaze iz sile koja se javlja na zubu, vlačne sile remena, težine dijelova koje nosi i slično. O određivanju njihove veličine bit će govora kasnije u odgovarajućim poglavljima.

Slika 185. M om enti savijanja u op asn im presjecim a osovina i vratila a) prim jer s jed n o m silom ; b) p rim je r sa dvije sile

Slika 186. M o m en t savijanja M a k o sile djeluju u raznim ra v n in a m a (osovina ili vratilo c rta n o je ta k o d a je raščlanjeno u dijelovim a izm eđu o p asn ih presjeka) F x h o riz o n ta ln a sila; F y vertik aln a sila; F A, F „ reakcije u o slo n c im a ; A ix m om enti sila F x; M y m om enti sila F y; 1 . . . 4 o p asn i presjeci

Ako sile F ne djeluju u jednoj ravnini, pojedine sile rastavljaju se u horizontalne i vertikalne kom ponente F x i Fy tako, da se stvore dvije ravnine sila. M omenti savijanja M x i M y u tim m eđusobno okom itim ravninam a zbrajaju se geometrijski (si. 186) na pojedinim presjecima u rezultirajući moment savijanja M. Radi boljeg pregleda momenti su crtani u smjeru sila


176

(površine presjeka), iako stvarno djeluju okom ito na površine presjeka. Rezultirajući m oment savijanja je onda m jerodavan za proračun čvrstoće. Isto tako mogu uzdužne sile, npr. aksijalna kom ponenta sila zupčanika s kosim zubima, izazvati u presjecima dodatna vlačna ili tlačna naprezanja. odvođenje snoge 1

Budući da vratila prenose uvijek okretni moment, opterećena su i na torziju (uvijanje). Okretni moment ne prolazi obično cijelom duljinom vratila. Dovodi se preko pogonskog strojnog dijela (npr. remenice), a odvodi preko drugih strojnih dijelova (npr. zupčanika), slika 187. Tablica 71. M omenti W i Wx protiv savijanja i torzije, te momenti inercije / r i /« raznih presjeka osovina i vratila i

i

9

1 G latko vratilo

Vratilo s utorom

w

«O.lrf*

»O .IO 3

wt

« 0 ,2 ^

* 0 .2 ^

f,

« 0 ,0 5 ^

a 0,050“

/,

« 0 ,1 ^

»O .lrf1

Vratilo s provrtom

Ozubljeno vratilo

6

*2 W

-

(

r

)

Poligonsko vratilo PC4

Poligonsko vratilo P3

Klinasto vratilo

O3 dD2 ~ 10

-t

Đ* « 0 , 1 ---Z>,

«0,1 5 Oj

«0,2D ?

» 0 ,2 Df

'

O4 dD3 *20

12

» 0 ,0 5 0 “ - 1,20,2ri 2

«0,0750?

« 0 ,I O “ - 2 ,4 O ,2,i>3

« 0 ,1 4 0 ?

( j »2J,

.

177

4.3. Čvrstoća

Za proračunavanje naprezanja na savijanje i torziju potrebni su momenti otpora presjeka W protiv savijanja i Wt protiv torzije. Jednadžbe za njih su u tablici 71. Pored toga dani su i momenti inercije potrebni pri proračunavanju deforma_cija.

4.3.2. Približni proračun na torziju i savijanje

Preporučljivo je da se za torziono opterećeni dio vratila najm anji potrebni promjer d odredi unaprijed prema iskustvenim vrijednostima dopuštenih napre zanja. Iz uvjeta da je r ,= T/W t = Ttdop, dobiva se za vratila sa Wt x Q ,2 d 3 potreban najmanji promjer

dmin =

(147) ti,2 Tlcj0p

4nin U 111111

najm an ji d o p u šten i p ro m je r vratila u p o d ru č ju opterećenom o k re t nim m om entom , T u Nmm p ogonski o k re tn i m om ent, TidSp U N /m m 2 d o p u šte n o to rzio n o n ap rezan je prem a tablici 72.

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 prema iskustveno dopustivim naprezanjim a (tablica 72). U pojedinim opasnim presjecima iznosi: naprezanje na savijanje fff u N /m m 2 M u Nmm W u mm3

o f=

M

(148)

n ap rezan je na savijanje,u o p a sn o m presjeku, m o m en t savijanja u o p asn o m presjeku, m o m en t o tp o ra o p asn o g p resjeka (vidi tablicu 71).

Tablica 72. Dopuštena naprezanja na torziju i savijanje u N /m m 2 za osovine i vratila (iskustvene vrijednosti) Vrst osovine ili vratila

Tutop

Nepokretne osovine od čelika St 42 . . . 50 (Č. 0460 . . . Č. 0545) Okretne osovine od čelika St 42 . . . 50 (Č. 0460 . . . Č. 0545) Transmisijska vratila od čelika St 42 (Č. 0460) Vratila d-zalica od čelika St 50 (Č. 0545) Vratilu prijenosnika od čelika St 60 (Ć. 0645) ili legiranog čelika Vratila ručnih dizalica sa zupčastom letvom od Čelika St 70 (Č. 0745)

®fdop 50. . . 100 30 . . . 60

12. . . 18 2 0 . . . 40 40 . . . 60 60 . . . 80

30 40 60 100

. . . 60 . . . 60 . . . 100 . . . 150

Teoretski se svi presjeci mogu tako dimenzionirati da u njima vlada jednako naprezanje na savijanje. Iz uvjeta za presjek x a f = M J W X= o rdop može se za na bilo kojem mjestu x izračunati prom jer presjeka: promjer osovine ili vratila 12 Elementi strojeva

31 M d x= / ------- -— V 0,1 ^ f d o p

(149)


178

Tako konstruirana osovina ili vratilo bila bi paraboloid (okomito šrafiram dio na si. 188). Potrebno je, međutim, dobiti proizvodno i funkcionalno pogodan oblik sastavljen od cilindara i stožaca tako da to ne dovodi do podrezivanja paraboloida. Pretkovanim osovinama i vratilima jednakih napreza nja na savijanje ušteđuju se materijal i obrada.

4.3.3, Čvrstoća oblika U opasnom presjeku vratila mogu nastati: naprezanje na savijanje viačno ili tlačno naprezanje

17

Mf W F,

torziono naprezanje

(150) (151) (1521

fff ,
Pri istodobnom opterećenju na savijanje i uvijanje zamišljamo da ona izazivaju samo norm alna naprezanja, nazvana ekvivalentno ili reducirano naprezanje. Time je opterećenje vratila svedeno na opterećenje na savijanje. Prem a hipotezi o najvećem dejormacionom radu pri promjeni oblika iznosi: ekvivalentno naprezanje
< 7 = k v = \/ f f g + ( 3 » f ) )

ia53)

ekvivalentno (reducirano) naprezanje, gornje naprezanje prom jenljivog opterećenja. T o je najveće n o r m alno naprezanje koje nastaje u presjeku, n a im e :
(T

4.3. Č vrstoća

179 t,

u N /m m 2

fx0

to rzio n o naprezanje p rem a (152), o d n o s koji pokazuje način n a p rez an ja n a savijanje i uvijanje. T reb a staviti: 3oCg »:0,48 k o d naizm jenično prom jenljivog savijanja i n eprom jen ljive torzije (at0 « 0 ,4 ), « 1 ,4 7 k o d naizm jenično prom jenljivog savijanja i je d n o sm jerno prom jenljive torzije (ot„«0,7), 2s 3 k o d naizm jenično p rom jenljivog savijanja i naizm je nično prom jenljive to rzije (ot0 « l ) .

Pom oću faktora a 0 prilagođuje se torziono naprezanje naizmjenično pro mjenljivom naprezanju na savijanje. To znači da se može pom oću faktora a 0 preračunati torziono naprezanje t, u odgovarajuće jednakovrijedno promjen ljivo torziono naprezanje. Ako je vrst savojnog i uvojnog opterećenja jednaka (na primjer obje izmjenično promjenljive ili obje jednosmjerne), onda je a 0« 1. Čvrstoća oblika o 0 kao dinam ička izdržljivost određenog presjeka osovine ili vratila iznosi: Čvrstoća oblika

•
(154)

(Tgr

— = R

o d n o s n a p rez an ja p rem a (159),

c*

i

k

fa k to r za g ranicu čvrstoće o b lik a « 2 ,1 k o d dijelova s opterećenjem n a savijanje, « 1 ,6 k o d dijelova bez o p terećen ja n a savijanje.

Faktor zareznog djelovanja Okf

q*

X

/3kf = — ... i + \/ e * i

koeficijent o b lik a zareza p rem a slikam a 190 d o 193. O sim toga treb a u v ršta v ati: 3t,,f « 3 za zupčaste i klinaste profile v ratila, « 1 ,4 za poligonske profile v ra tila (odgovarajuće oblike vidi u tablici 71), rad iju s ekvivalentnog zareza je k a ra k te ristič n a v rijednost zarezne osjetlji vosti m a te rijala p rem a tablici 73, red u ciran i g radijent (pad) n a p rez an ja prem a (156) d o (158) k od:

savijanja

x

%2 / d + 2 / q

vlak/tlak

X«2/q

(157)

torzija

x ~ 2/d + 1 /'q

(158)

X u m m '1 red u ciran i gradijent (pad) naprezanja, d u mm najveći pro m jer presjeka, q u mm po lu m jer zaobljenja d n a zareza (vidi slike 190 d o 193). 12'

(155)

(156)

1gO

4- Osovine i vratila

Tablica 73. Dinamička vlačno-tlačna naizmjenično promjenljiva izdržljivost crDN i rađijus />* ekvivalentnog zareza žilavih materijala (čelik)
301)

350

400

450

500

i 600

a DN N /m m 2

140

170

190

210

230

i 270 | | 0,06

p* mm

0,2

0,15

0,12

0,09

0,08

700

| 800

90U

320

| 360

410

0,04

0,03

0,025

b

1000 1100 1200 450

500

0,02 0,02

1300

550

600

0,015

0,01

Slika 189. F a k to r utjecaja kvalitete površine bp u zavisnosti o d vlačne čvrstoće trM čelika (kvalitete površina, vidi u tablici 26, stra n a 78)

Jednadžba (156) vrijedi za dijelove vratila opterećene na savijanje, jed nadžba (157) za dijelove bez savojnog opterećenja, jednadžba (158) za dijelove vratila opterećene isključivo na torziju. Ako je q < 0 ,5 mm, onda u jednadžbam a (156) do (158) treba ipak uvrstiti q = 0,5 mm, jer se tok sila ne lomi oštro oko zareza, nego prolazi u luku oko njega. Kod glatkih dijelova vratila bez utora je q = oo, pa u jednadžbe (156) do (158) treba uvrštavati 2/q = 0. Kod utornih osovina ili dijelova vratila (dosjedni klin. klinasta vratila, utori ozubljenih vratila) može se približno uzeti da je q « t/2 ^ b/2 (t = dubina utora odnosno zubca, b = širina utora). I kod naprešanih glavina (si. 193 a) treba uvrstiti q = 0,5. Odnos naprezanja

aJ a%

(159)

4.3. Čvrstoća

181

oblikovanim prijelazim a s većeg n a m anji prom jer

Slika 191. K oeficijenti o blika kod vratila s u to ro m po o b o d u ■*

Slika 192. K oeficijent oblika a l f k o d vratila s poprečnim p ro v rto m

02

OJ

0,4

odnos g /d — —

Ako su vlačna odnosno tlačna naprezanja a i naprezanja na. savijanje af konstanta, kao što je to kod osovine koja miruje, onda će biti a J a = 1 . Ako ne djeluje vlačno ili tlačno naprezanje već samo naizmjenično prom jen ljivo naprezanje na savijanje, onda je a j a = 0 (čisto naizmjenično opterećenje). U dijelovima vratila koji su opterećeni isključivo na torziju, stavlja se a j a = 0 kod naizmjenično promjenljivog i t , 5T,. Za ispravno dimenzioniranje m jerodavna je: Sigurnost protiv umornosti

SD= a 0/ a eky

Uobičajeno su: S D^ .2 kod aST/a %= 0 do 0,25, Sd ^ 1 ,7 kod a j a g> 0,25 do 0,75, SD^ 1 ,4 kod a J a >0,75 do 1.

(160)


182

oblik A

oblik B

Slika 193. K oeficijenti o b lik a a^,. k o d vratila a) s n a p reša n o m glavinom (za presjek x p rem a slici 190); b) sa zarezom s oštrim b rid o v im a za uskočnike; c) s blagim prijelazim a; d) s u to rim a za pero. o d n o sn o u to rim a za dosjedni klin

4.4.

Deformacije

4.4.1.

Deformacije zbog sila savijanja

Osovine i vratila izložena su savijanju zbog djelovanja sila F (si. 194). Duga i tanka vratila mogu često biti dovoljno čvrsta, ali deformacijom mogu da remete funkcionalnost. Tako npr. mogu da dovedu do odstupanja u zahvatu kod zupčanih prijenosnika ili do zagrijavanja u kliznim ležajima zbog rubnog pritiska. U kritičnim slučajevima treba prem a tome proračunati progib i kosi položaj rukavca. Prema iskustvu treba da progib ispod hvatišta sile iznosi 0,00035 L (manje vrijednosti pri « > 2 5 s _1), i (vidi si. 196) tan /)A B ^ 0 , 0 0 1 do 0 , 0 0 2 (manje vrijednosti kod dugih kliznih ležaja, a velike kod kratkih kliznih ležaja; vidi 5.1.6.). Gladak štap dobiva prem a slici 195 na mjestu x m m b,

r = W T ,{ 2- 2i +T )

,l ć l )

JL «>

- v— \L

T

T 1

—

elaslilno linijo

yB

L Slika 194. P ro g ib osovine ili v ratila i kosi položaj ru k av aca u ležajevim a

4.4. D eform acije

183 Nadalje proizlazi na mjestu x kut nagiba: F (l —x 2) 2E ■J {

Slika

(162)

K od x = 0 nestaju članovi sa x.

195. P ro g ib ukliještenog glatkog štap a

Slika 196. O sovina ili vratilo zam išljeno rastav ljen o , tak o d a p o sta ju dvije konzole

Kod višestruko stupnjevanih osovina ili vratila s jednom silom između ležaja, prem a slici 196, zamišljamo da je osovina ili vratilo ukliješteno u hvatištu sile F i da je kao konzola savijana reakcijama u osloncima duljina lA i ,

Progib u osloncu

A /

/A= - £ ( jh

/ A u mm FA u N / u mm E u N /m m 2 J f u mm4

7

\ J

/3 (1

/3_ /( 31 ,

, >2

_+

J

/ —,' 2

, '3

(163)

f3

pro g ib ispod FA. P rogib /„ ispod Fn tre b a p ro ra č u n a ti na isti način, sila oslonca ležaja (reakcija), d u ljin a stu p n ja od FA, m o d u l elastičnosti m aterijala v ratila, za čelik » 2 1 0 0 0 0 N /m m 2, m o m e n t inercije o dgovarajućeg p resjeka vratila p rem a tablici 71, stra n a 176.

Ispod sile F iznosi: progib

(164)

/ = / a + (/u “ /a ) I j L

Sada treba odrediti pojedine kutove savijanja )?i, j?2 . . . pom oću jednadžbe (162). Za stranu A na slici 196 je, na primjer:

2E J n

2E J

f2

d l-¡ i).

tan

/? 3

2E J

d l ~ li) f3


184 i prema tome:

tan 3 = - ^

“

tan fiA = tan (Zfi —oc)

(165) (166)

Sa stranom B treba postupiti na isti način. Budući da su kutovi savijanja veoma maleni, može se staviti da je tan i x :a , tan f i^ fi , odnosno tanfiA^ Z f i —a (a i fi u radijanima). Konzolno uležištene osovine ili vratila sm atraju se, prem a slici 197, da su ukliještene u osloncu F B tako, da se kao prije stvaraju dvije konzole.

Slika 197. P ro g ib osovine ili v ratila kod konzolnog uležištenja

Kod osovina i vratila koja su opterećena sa više sila, progibi se proračuna vaju pojedinačno, za svaku silu F ls F 2, posebno, te se onda izmjeri vrijednost / na mjestu najvećeg progiba (dobiva se crtanjem elastične linije). S kutom nagiba treba postupiti u istom smislu. Ako sile djeluju u raznim ravninama, treba pojedine progibe i kutove nagiba fit , fi2, ■■■ te momente savijanja (vidi si. 186) na odgovara jućim mjestima geometrijski zbrajati.

4.4.2. Deformacije izazvane torzionim silama

Torzionim momentom zakreću se m eđusobno presjeci vratila. Dva presjeka u razm aku / glatkog dijela vratila (si. 198) zakreću se za kut a = T ■l/(G ■/,). K ut zakretanja stupnjevanog vratila (si. 199) iznosi: ~

185

4.5. K ritična brzina vrtnje

kut zakretanja

a = —Z — G /,

(167)

ot u ra d k u t zak retan ja, G u N /m m 2 m odul klizanja m ate rijala vratila, za čelik izn o si' w 80000 N /m m 2, T u N m m to rzio n i m o m en t u o dgovarajućem dijelu vratila, / u mm dio duljine vratila s k o n sta n tn im m o m e n to m inercije i torzije, /, u m m 4 m o m en t inercije p ro tiv z a k re ta n ja u odg o v araju ćem dijelu vratila, p rem a tablici 71.

Druga vratila, npr. transmisiona, deformiraju se znatno već pri razmjerno malom torzionom momentu. Ova promjena oblika izazvana deformacijom dovodi zbog elastičnosti vratila do nepoželjnih torzionih titraja strojnih dijelova m ontiranih na vratilu (djelovanje kao kod ravnih torzionih opruga, vidi 3.4.). Zato se ograničuje kut zakretanja prem a iskustvu na veličinu a/I7= 0,25 °/m. ako Z/ označava ukupnu 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 asam a koje su na njima smještene, predstavljaju fleksione elastične opruge. Djelovanjem neke vanjske sile počet će te mase vibrirati vlastitim prigušenim titrajim a (vidi si. 157, str. 141). Prilikom rotacije javljaju se periodični impulsi centrifugalne sile. Ovi impulsi odgovaraju brzini vrtnje, a nastaju radi toga jer se stvarni položaj težišta ne poklapa s teoretskim. Do toga dolazi zbog neizbježnog odstupanja stvarnih mjera od nazivnih, u granicam a dopuštenih odstupanja. Ako se sada slučajno poklopi pogonska brzina vrtnje sa frekvencijom vlastitih titraja sustava koji tvori osovina ili vratilo sa m asam a smještenim na njima, nastat će rezonancija. Uz nemiran hod vibrirat će osovina ili vratilo, povećavajući stalno am plitudu titraja, sve do loma. Rezonantu brzinu vrtnje nazivamo fleksionom kritičnom brzinom vrtnje, nkrit. Preciznim balansiranjem i krutom izvedbom može se danas raditi i u samom kritičnom području. Ova m etoda je, međutim, upotrebljiva samo u posebnim slučajevima. Ako je fleksiona kritična brzina vrtnje nkrit m anja od m

-h l^ -

Slika 200. T itra n je osovine ili v ratila zbog p rem ještan ja težišta a elastičn a linija; b a m p litu d e titra n ja elastične linije; m m asa m o n tira n a n a vratilu ; S„ težište m ase; Ff cen trifu g aln a sila; F's cen trifu g aln a sila n a k o n pola o k re ta ja


186

pogonske n, m ora pri puštanju stroja u pogon i zaustavljanju biti područje kritične brzine vrtnje brzo prijeđeno. Dugačke i tanke osovine i vratila imaju visoku fleksionu kritičnu brzinu vrtnje. K ako iz (109 a), strana 141, proizlazi, frekvencija vlastitih titraja sustava zavisi od krutosti c i od m asa m koje vibriraju. Sami impulsi i sile koje djeluju F{, F2, . . . ne utječu na kritičnu brzinu vrtnje! Fleksiona kritična brzina vrtnje ^ u s -1 K

c u N /m m u kg g u c m /s2 / G u cm

(168)

fleksiona k ritič n a b rzin a vrtnje, fa k to r n ačin a ležištenja = 1 za osovine i v ratila k o ja se slo b o d n o o k reću u ležajim a (slika 201 a), = 1,3 za osovine o b o stra n o učvršćene (slika 201 b), = 0 ,9 za k o n z o ln o uležištene osovine ili v ra tila (slika 201 c), k ru to st su sta v a koji vibrira, m asa su sta v a koji vibrira, zem aljsko u brzanje = 981 c m /s2, najveći pro g ib izazvan težinam a m asa stro jn ih dijelova sm ještenih na vratilo ili osovinu.

Slika 201. S hem atski p rik az različitih uležištenja osovina i v ratila a) o k re tn o u ležajevim a; b) o b o stra n o ukliješten o ; c) k o n zo ln o

Pri proračunavanju / G pom oću jednadžbi (163) i (164) [u (164) je to f] smiju kao sile koje opterećuju vratilo ili osovinu biti uzimane u obzir samo težine masa. Ne smiju prem a tome biti uzimane u obzir vučne sile remena, sile koje djeluju na zube zupčanika itd! Fleksiona kritična brzina vrtnje neovisna je od toga da li su vratilo ili osovina u horizontalnom , kosom ili vertikalnom položaju! Budući da težina vlastite mase vratila ili osovine nije pri proračunu uzim ana u obzir, izračunata kritična fleksiona brzina vrtnje leži iznad stvarne. Razlika koja se stoga javlja povećava se s povećanjem progiba izazvanog težinama masa. Zato se osovine i vratila nastoji dimenzionirati tako da izračunata kritična brzina vrtnje n ^ , leži uz dovoljnu sigurnost iznad ili ispod stvarne pogonske brzine vrtnje. Za sustave kod kojih su na teškom vratilu ili osovini smješteni lakši strojni dijelovi, dobit ćemo točnije vrijednosti n^xli ako u proračunu uzmemo u obzir i vlastitu težinu vratila, odnosno osovine. To ćemo učiniti tako da ćemo težine parcijalnih dijelova vratila ili osovina nadomjestiti silama s hvatištem u težištu svakog parcijalnog dijela. Ali ni to nije potpuno točno, jer je vlastita težina zapravo kontinuirano opterećenje.

187

4.5. K ritična brzina vrtnje

4.5.2. Torziona kritična brzina vrtnje

Vratilo s m asam a koje su na njemu smještene ravna je torziona opruga koja će početi vibrirati prigušenim torzionim titrajim a ako ju izložimo koleba njima okretnog momenta. Ako kolebanja okretnog m om enta odgovaraju brzini vrtnje kao što je to kod zalomljenih vratila stapnih strojeva, doći će i kod torzionih vibracija do rezonancije. To će nastati kada pogonska brzina vrtnje bude jednaka vlastitom titranju sustava. Torziona kritična brzina vrtnje nkril jednaka je opasnost za mogućnosti loma kao i fleksiona. Impulsi okretnih m om enata ograničeni su ipak na posebne slučajeve. Torziona kritična brzina vrtnje

nkru~

(169)

nkril u s -1 to rz io n a k ritič n a b rzin a vrtnje, c u N m /ra d k ru to st vratila, J u kgm 2 m o m e n t tro m o sti m ase vratila, uključivo m ase dijelova sm ještenih n a vratilu.

Uzimajući u obzir oznake dane na slici 199, izračunava se krutost iz jednadžbe: (170) c u N m m /ra d G u N /m m 2 / u mm /, u mm4

k ru to st vratila, m odul klizanja m aterijala v ratila » 80000 N /m m 2 za čelik, duljin e p o jedinih stu p n jev an ih dijelova v ratila, p o larn i m o m en t inercije pojed in ih p o p re čn ih 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 podm azuju da bi gubici trenja, a time i zagrijavanje, bili što manji- Pod trenjem se prem a D IN 5281 podrazumjeva otpor koji se javlja izm eđu'površina nalijeganja dvaju tijela i suprostavlja se m eđusobnom 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 tome se računa i startno trenje u početku gibanja i trenje zaustavljanja na kraju gibanja. U trenje gibanja spadaju slijedeće vrste trenja: 1. Trenje klizanja, kada površine nalijeganja klize jedna po drugoj (klizni ležaj, klizna vodilica.kod alatnih strojeva). 2. Trenje kotrljanja, kada se dva elastična tijela (na prim jer od čelika) kotrljaju jedno po drugom. Zbog elastične doformacije nastaje iz teoretskog točkastog ili linijskog dodira površinski dodir koji daje klizni udio (valjčići koji se slobodno gibaju između dvije vodilice). 3. Trenje valjanja, kada se valjaju dva tijela jedno po drugom, pri čemu je učešće klizanja i kotrljanja određeno unaprijed zakonim a gibanja (valjni ležaji, bokovi zupčanika).

Slika 202. V rste trenja a) su h o trenje bez sloja koji razd v aja naležne p o v ršin e ; b) m ješovito tre n je ; d jelom ično suho, djelom ično tekuće tre n je ; c) tekuće trenje (plovno trenje) s m eđuslojem koji razdvaja 1 pom ični d io ; 2 m irujući d io ; 3 m eđusloj; 4 g ib an je ; 5 opterećenje

Poznate su nadalje još slijedeće vrste trenja: 1. Trenje čvrstih tijela, pri kojem se čvrsta tijela dodiruju neposredno. N a njiho vim površinama je oksidacioni sloj ili sloj krutog maziva.

5.1. Trenje • podm azivanje • m aziva

189

2. Suho trenje, ako između dodirnih površina nema oksidacionog sloja, sloja vlage, niti bilo kakvog drugog stranog sloja (slika 2 0 2 a). 3. Tekuće trenje, ako se površine nalijeganja ne dodiruju, a vrhove njihovih površinskih hrapavosti razdvaja nosivi tekući ili plinoviti međusloj (slika 202c). Ako se potreban tlak za nošenje stvara samo gibanjem tijela, onda ga nazivamo hidrodinamičkim, ako pak nastaje pumpom s posebnim pogonom, onda hidrostatičkim. Trenje koje pri tome nastaje je trenje zbog viskoziteta (žilavosti) materijala nosivog međusloja. 4. Mješovito trenje nastaje među površinama nalijeganja ako postoji djelomično trenje čvrstih tijela, a djelomično tekuće trenje (slika 202 b). Mješovito trenje nastaje pri suviše sporom gibanju (kod pokretanja i zaustavljanja), suviše visokom opterećenju ili nedovoljnoj količini tekućine, odnosno plina. 5.1.2. Podmazivanje i maziva

Radi olakšanja klizanja površina nalijeganja, te radi smanjivanja ili čak sprječavanja trošenja, upotrebljavaju se maziva. O na treba da omreže klizna mjesta, da prianjaju uz materijale, da razdvajaju hrapavošću izazvane međusobne 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. Kao maziva dolaze u obzir: 1. Tekuća maziva (ulja). O na općenito udovoljavaju najbolje zahtjevima i često se s njima može ostvariti hidrodinamičko podmazivanje. 2 . Masti za podmazivanje su plastične tvari kod kojih su metalnim sapunim a ili materiji za zgušćavanje dodana ulja. 3. Mješavine čvrstih maziva s uljima ili mastima. Čvrsta maziva u prahu miješaju se s uljima ili mastima. Služe kao tankoslojno mazanje pri poteško ćama uhodavanja. 4. Kruta maziva su krute tvari u prahu ili u obliku ljusaka, koje dobro prianjaju uz klizne površine i time im poboljšavaju klizna svojstva. Najčešće se upotrebljavaju u spoju s uljima, mastima, umjetnim masama, na primjer grafit i molibdendisulfid. 5. Umjetne mase s kliznim sposobnostima. U obzir dolaze: poliamid PA, poliacetal PO M , politetrafluoretilen PTFE i fluoretilen-propilen PFE P, koji se upotreb ljavaju za klizne tračnice, ležajeve, brtvila kod vratila i zupčanike. Osim toga mogu se kruta maziva dodati (inkorporirati) umjetnim m asam 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 kao trajno mazivo, isključujući mogućnost zagađivanja dobara koja se prerađuju, kao što su živežne namirnice ili tekstil. 7. Plinovi. Ponekad i zrak služi kao mazivo kliznih ležaja kod malih brzohodnih strojeva.

5. L ežaji

190

Najvažnija maziva za ležaje su ulja. Najčešće se daje prednost jeftinim mineralnim uljima u odnosu na sintetička ulja. Svakom gibanju tekućine suprotstavlja se unutarnje trenje. Ako dvije površine podm azane uljem klize jedna po drugoj, onda se i pojedini uljni slojevi pomiču m eđusobno uz trenje. Sto je trenje veće, to je tzv. žilavost tekućine veća. Ta žilavost tekućine naziva se viskozitet. Sloj tekućine izložen trenju, kao što je npr. nosivi međusloj (mazivi sloj) kod hidrodinamičkog podmazivanja, može se zamisliti da je sastavljen od tankih slojeva slično snopu m eđusobno pom aknutih igraćih karata (si. 203). Pri njihovu m eđusobnom uzdužnom pom icanju 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 pad brzine, to je veće smično naprezanje t. K ao mjera za viskozitet mazive tekućine u gibanju označava se dinamički viskozitet rj kao ono smično naprezanje koje bi nastalo kad između dva sloja razm aknuta za jedinicu duljine (1 m) postoji razlika u brzini od jedne jedinice brzine (1 m/s). Prem a slici 203 međusobni razm ak dviju površina je Ay, a njihova razlika u brzini Av. Prema tom e imali bismo kod površina u razm aku 1 (jedna jedinica duljine) pad brzine v = Av/Ay. Ako pri ovome padu između pojedinih slojeva djeluje smično naprezanje x i ako se pretpostavlja da su smično naprezanje i pad brzine v međusobno proporcionalni (Nevvtonova tekućina), onda bi smično naprezanje za jedinicu brzine iznosilo rj = z/v; prem a tome je: dinamički viskozitet

x >7 = ——-— Av/Ay

Slika 203. P om icanje slojeva tekućine k o d h id ro d in a m ič k o g p o d m aziv an ja (a su zam išljeni slojevi tekućine koji se m eđ u so b n o pom iču k a o složaj igraćih k a rata)

Ako se uvrsti t u N /m 2 = Pa (Pascal), Av u m /s i Ay u m, tada proizlazi internacionalna jedinica za dinamički viskozitet N /m 2 N — —-——-t s = P a s (Pascal-sekunda) m/s nr m kp .k p K o n v en cio n aln o je d o sa d a vrijedila u tehnici jed in ica —= s. T ad a j e l -

m1

nr

s = 9,81 Pas.

Č esto se u p o treb ljav a lo i p o a z (Poise, P) p rem a francuskom fizičaru Poiseuille. P ostoji i o d n o s 1 Pas = 1 0 P ili 1 P a s = l d a P (d ek ap o az) ili 1 P a s x 10' cP (centipoaz). D ak le:

1 P a s = 10 P = IO3 cP

191

5.1. Trenje • podm azivanje • m aziva

D inam ički viskozitet m ože se m jeriti p o m o ću viskozim etra s kuglom , k o d kojeg se kugla sp u šta k ro z cijev n a p u n je n u uljem za ispitivanje. V rijem e sp u šta n ja je izravno p ro p o rcio n a ln o din am ičk o m viskozitetu.

Osim dinamičkog, postoji i kinematski viskozitet v nekog ulja, pod kojim se podrazum jeva odnos dinamičkog viskoziteta t) prem a gustoći ulja q. Kinematski viskozitet Ako se računa q dakle o u

u

yj

v=— Q

N ■s 2 kg/m 3, a iz 1 N = 1 kg ■1 m /s 2 proizlazi za 1 kg = 1 --------, m

N • s2,/m N • s 2 ^ d o b i v a m m

se

internacionalna jedinica za kinematski viskozitet N • s/m 2

m2

N • s 2 /m 4

s

K o n v en cio n aln o je d o sa d a vrijedila, p re m a engleskom fizičaru Stokesu, nazv an a jedinica 1 S t( S to k e s ) = l c m 2/'s. N adalje je 1 S t= 1 0 0 c S t (centistokes) i ta k o :

1 m 2 /s = IO4 S t= 1 0 6 cSt N • s2 Budući da je općenita gustoća ulja q » 0 ,9 kg/dm 3 = 900 kg/m 3 = 900 ^ 4—, može se pri preračunavanju kinematskog viskoziteta u dinamički upotrijebiti slijedeća skraćena veličinska jednadžba: dinamički viskozitet

n =0,09

St

Pas = 0,0009

cSt

Pas

(171)

A ko, n a prim jer, n ek o ulje im a k inem atski viskozitet v = 50 cSt, o n d a je d inam ički visko zitet: 50 cSt n = 0 ,0 0 0 9 P a s = 0,045 P as ' cSt

Ovo preračunavanje potrebno je stoga što je kinematski viskozitet, iako beznačajan za tehniku podmazivanja, gotovo isključivo može naći u podacima proizvođača ulja. Sva tekuća maziva s porastom tem perature postaju rijeđa, što znači da se njihov viskozitet smanjuje. Zbog toga se m ora viskozitet uvijek naznačiti u ovisnosti o tem peraturi. Tako, na prim jer v50 = 63 cSt znači da kinematički viskozitet ulja na r = 50 °C iznosi v= 63 cSt. N a slici 204 prikazane su promjene viskoziteta norm alnih ulja u ovisnosti o tem peraturi. Viskozitet raste također i s tlakom ulja, ali se taj porast jedva očituje do 40 M Pa = 40 N /m m 2. O d važnosti je još stiniste, kao tem peratura na kojoj se ulje počinje skrućivati. plamište kao tem peratura na kojoj se zapali uljna para, ali ne i samo ulje, te postojanost prema starenju, kao neko određeno povećanje ostatka uljnog koksa u ulju nakon određenog vremena.

192

5.

L ežaji

viskoznost

K ao maziva ulja dolaze u obzir: 1. Destilati, koji se dobivaju destilacijom produkata zemnog ulja. Oni su prikladni do 40 °C, te se upotrebljavaju kod jednostavnih prijenosnika, kliznih ležaja, zglobova i kliznih putanja. 2. Maziva ulja A D IN 51505 (JUS B.H3.313 i 316) s vrelištem višim od onog koje imaju destilaciona ulja. O na su kvalitativno ispod destilata, a i jeftinija su. Imaju vrlo dobru sposobnost prianjanja i podmazivanja, pa su pogodna za podmazivanje stalno svježim uljem, te za protočno podmazivanje do 50 °C. 3. Rafmati su ulja čija su svojstva poboljšana rafinacijom (čišćenjem). Oni udovoljavaju naročito visokim zahtjevima sposobnosti podmazivanja, posto janosti mazivog sloja i postojanosti prema starenju. Standardizirana su kao maziva ulja C. Upotrebljivost i preko 50 °C.

4. Legirana ulja su rafmati ili sintetička ulja kojima su dodani različiti aditivi, između ostalog dodaci za visoki tlak koji povećavaju otpornost na visoki tlak (grafit, cinkov sulfid, molibdendisulfid, fosfor, te spojevi fosfora, sum pora i klora).

5 .]. Trenje • podm azivanje • m aziva

193

5. Sintetska ulja su um jetna ulja. Stinište im je nisko, imaju pogodan odnos viskozitet —tem peratura, naročito povišenu postojanost prem a starenju, više plamište nego m ineralna ulja. Budući da su veoma skupa, upotrebljavaju se samo tam o gdje norm alna maziva.zatajuju. I sintetska ulja mogu se legirati aditivima (vidi pod 4). O d flntetskih ulja najbolje karakteristike viskozitet — tem peratura pokazuju silikonska ulja, te se široko primjenjuju ( —70 °C do + 250°C, V5 o = 25 do 350 cSt). Sposobnost omrežavanja je manja. Osobito dobro djelovanje pokazuju pri podmazivanju umjetnih masa, kao što su poliamid i polistirol. Mazive masti su m ineralna ulja zgusnuta pom oću 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 pora i podmazuje. Pod saponifikacijom podrazumijeva se općenito kemijska reakcija između masnih kiselina i mineralnih soli, pretežno kalcijevim, natrijevim ili litijevim hidroksidima. Postoje prem a tome masti kalcija, natrija ili litija. Svojstvo masti da se može nanositi u slojevima i da se lako plastično deformira, označavamo kao konzistenciju, koja se izražava pomoću penetracije. N a 25 °C mjeri se dubina prodora ispitnog stožca i ona se izražava u deseti nam a milimetra. N a primjer, penetracija 310 znači da ispitni stožac prodire u mast za 310 0,1 mm = 31 mm. Odležane masti daju penetraciju mirovanja, a prethodno gnječene daju penetraciju valjanja. Maziva mast je to bolja, što je m anja 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 porastom tem pera ture smanjuje, ali ne u onoj mjeri kao viskozitet ulja. M asti u tehničkoj upotrebi su : 1. M azive masti na bazi kalcijeva sapuna. Udovoljavaju jednostavnim zahtjevi ma podmazivanja od —35 °C do + 50 °C, ne otapaju se u vodi, pa su pogodne za podmazivanje na otvorenom (građevinski strojevi, kolsko posto lje i jednostavni klizni ležaji). N aknadna podmazivanja potrebna su u kraćim vremenskim razmacima. Za valjne ležaje pogodne su od —20 °C do + 50 °C. 2. M azive masti na bazi natrijeva sapuna. Struktura im je vlaknasta, dobra sposobnost podmazivanja, ali se otapaju u vodi. Tem peratura upotrebe je —30 °C do + 1 1 0 °C . Pogodne su za klizne i valjne ležaje, ali pristupom vode se ispiru. 3. M azive masti na bazi litijeva sapuna. One su kratkovlaknaste strukture i n e 'o ta p a ju se u vodi, njihova tem peratura upotrebe iznosi - 3 0 ° C do + 125°C, a kratkotrajno (do 100 sati ukupno) i do + 140 °C. Sadrže primjese koje im daju sposobnosti za visoke pritiske. 4. M > a zive masti na bazi kompleksne saponifikacije. Ima više metalnih sapuna (barij/kalcij ili litij/magnezij/stroncij), koji kemijski m eđusobno stvaraju komplekse (spojeve). Ne otapaju se u vodi, a njihova tem peratura upotrebe je —25 °C do + 150 °C. Za klizne i valjne ležaje su neograničeno upotrebljive. Zbog visoke cijene dolaze u obzir samo tam o gdje zataje jeftine mazive masti. 13 Elementi strojeva

194

5. L ežaji

5. Blok-masti (briketne masti). To su tvrde masti izrađene u obliku kvadra, koje se umeću u kom ore kliznih ležaja. Njihova penetracija iznosi 20 do 85. Tem peratura upotrebe do 160 °C. Upotrebljavaju se u valjaonicama za ležaje valjanih staza, kod kalandra (strojevi za valjanje) za preradu umjetnih masa i gume, u principu kod teških, sporohodnih strojeva s vrućim ležajnim mjestima. Kruta maziva imaju vlastitu sposobnost podmazivanja. G rafit i molibđendisulfid kao tvari sa slojevitom mrežastom strukturom (slojevito postavljeni mali lamelasti djelići) najznačajniji su. Upotrebljavaju se tam o gdje se ne može postići hidrodinamičko podmazivanje, što znači kod malih brzina klizanja, gibanja amo-tam o ili udarnih opterećenja, što bi probilo inače mazivi sloj. I pri nepovoljnim kom binacijama materijala, kao što je čelik po čeliku, korisno je djelovanje krutih maziva, zbog razdvajanja površina nalijeganja. Klizni slojevi krutog maziva koja čvrsto prianjaju ne mogu se tako lako istisnuti kao uljni sloj, čak ni na veoma visokim tem peraturam a, na kojima znadu zatajiti i sintetska ulja. Svemirski letovi mogli su se svladati samo upotrebom krutih maziva. Lamelasti djelići krutih maziva mogu se m eđusobno lako pomicati. M nogo brojne lamele ulaze u udubljenja površinske hrapavosti kliznog materijala i prianjaju uz materijal tako da se naležne površine više ne dodiruju. Nedo statak je, međutim, u tome da se ovim mazivima ne mogu postići tako niski koeficijenti trenja kao s hidrodinamičkim podmazivanjem. Molibdendisulfid M oS2 može se upotrebljavati od —180 °C do + 450 °C, a ako nema pristupa zraka, čak do 650 °C. U trgovinu se isporučuje u obliku praha ili umješani u masti ili ulja, u obliku paste. Koeficijent trenja u ležaju pada s povećanjem opterećenja između 0,02 i 0,12. Grafit je građen od atom a ugljika, a prema M oS2 bolje vodi toplinu, ali mu nije tako velika moć prianjanja, jer djeluju samo adhezione sile. Grafitom se ne povisuje sposobnost prim anja pritiska masti i ulja kao sa M oS2. Najčešće se upotrebljava s drugim nosiocima ili mazivima. Grafit se proizvodi u pahuljicam a ili u prahu i znatno je jeftiniji od M oS2. Na 400 °C počinje da oksidira, te izgara iznad 550 °C u ugljični dioksid. Duktdni metali (jako deformabilni), kao što su aluminij, kositar, olovo ili bakar u prahu, 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 kao 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 podm azani iiljem ili mastima, eventualno krutim ' mazivima u tuljcima ili blazinicama ležaja, izloženi trenju klizanja.

5.2. K lizni ležaji

195

Idealno je hidrodinamičko podmazivanje uljem (vidi 5.1.1. str. 188), jer se tada ne troše klizne površine. Nosivi mazivi uljni sloj može nastati samo onda 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 prema vodenoj površine proizvede se dovoljno visok tlak vode, koji može nositi skijaša. U kliznim ležajima taj zadatak preuzima uljni klin. Na slici 205 prikazan je način nastajanja nosivog uljnog sloja. U stanju m irovanja rukavac leži ekscentrično u blazinici ležaja (slika 205 a), stvarajući klinast procjep. Prostor između blazinice i rukavca ispunjen je mazivim uljem, koje za vrijeme gibanja m ora da stalno dotiče. K ada se rukavac počne

tuljak Itiaja

Slika 205. P oložaj ru k a v ca k o d raznih brzina v rtnje; h0 je debljina uljnog film a u suženom dijelu k lin asta 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. Zbog toga u procjepu raste tlak, koji rukavac premješta (ekscentrično) u jednu stranu. Porastom brzine vrtnje povećava se i tlak, rukavac se uzdiže i počinje plivati na tako stvorenom uljnom sloju najmanje debljine h0 (si. 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 porastom brzine vrtnje smanjuje se ekscentricitet (si. 205c), a kod zamišljene beskonačno velike brzine vrtnje rukavac bi čak centrično rotirao u blazinici. Slika 206 prikazuje karakteristiku koeficijenta trenja kao funkciju brzine vrtnje (Stribeckova krivulja). U području 1 vlada mješovito trenje (pod ručje oskudnog podmazivanja). Točka 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. K oeficijent trenja u ov.snosti tekućine). Slika 205 e pokazuje razdioo brzini vrtnje pri h id ro d in am ičk o m po d DU tlaka ulja, koja je jednaka povrm azivanju (krivulja po Stribec ku ) šinskom tlaku na blazinicu. 13*

196

5. L ežaj i

Debljina mazivog uljnog sloja h0 (vidi si. 205) ovisi od opterećenja ležaja. Povećanjem sile (opterećenja) ona se smanjuje, a kod suviše velike sile, dakle kod suviše visokog površinskog tlaka, može čak probiti mazivi sloj. Štoyje viši površinski tlak, a brzina klizanja manja, to veći m ora da bude viskozitet maziva. O brnuto, kod velikih brzina klizanja preporučuje se nisko viskozno mazivo, jer unutarnje trenje u mazivu raste sa žilavošću ulja. Isto tako se povećavaju zagrijavanje i gubici energije. Sile koje djeluju, na primjer sile zuba zupčanika ili remena, savijaju vratilo (vidi 4.4.1. strana 182), tako da se rukavci nagibaju. Ovo na krajevima osobito širokih ležaja može prouzročiti visoke rubne tlakove (si. 207 a), ukoliko se blazinice ne mogu podešavati prem a nagibu (si. 207b). Rubni tlakovi dovode do velikog trošenja, do zagrijavanja ili čak do zaribavanja. Kuglasta pomična podloga prem a slici 207 b stvara doduše mogućnost podešavanja, no potrebna je velika zračnost u ležaju, jer je za pomicanje kuglastog zgloba, u kojem treba savladavati veliko startno trenje, potrebna također određena zračnost. To se naročito primjećuje pri kolebanju opterećenja, jer tada najuže mjesto h0 uljnog sloja (slika 205b) putuje amo-tamo. Vratilo tada radi nemirno, ali mogu nastati i vibracije. D a bi uležištenja bila točna, odnosno da bi se spriječile vibracije, upotrebljavaju se klizni ležaji s višestrukim kliznim površinama. prema slici 208 (na primjer kod veoma preciznih alatnih strojeva). Blazinice s višestrukim kliznim površinama omogućuju točan centričan hod rukavca vrati la i stvaraju na svim klinastim procijepima nosivi mazivi sloj. Zračnost u ležaju je veoma m alena; odgovara debljini mazivog sloja h0. Zato su klizne površine oblikovane klinasto.

al

bi

S l i k a l o ? . N agib rukavca a) ru b n i p ritisa k k o d n e p o k retn e (krute) blazinice; b) sprečavanje stv aran ja ru b n o g pritisk a u p o treb o m blazinice uložene u kuglast zglob

Ulje za podmazivanje dovodi se kroz provrte u kućištu ležaja do utora za podmazivanje ili do kom ora za podmazivanje, tako da se može raspodijeliti preko cijele širine ležaja (si. 209). N a čeonoj strani ležaja otječe ulje nakon podmazivanja u sabirnik. Odanle se ponovo dovodi do ležaja pomoću uljne crpke. Loše smješteni utori za razvođenje ulja (si. 209 gore) mogu čak dovesti do prekida uljnog sloja i time znatno pogoršati podmazivanje. Nepovoljni su ili ukršteni ili u obliku zavojnice izrađeni utori za razvođenje maziva. Utore za razvođenje maziva ne stavljati u tlačno područjel

V


197

N a ležajima podmazivanim mašću, kod kojih se ne može računati s tekućim trenjem, preporučljivo je, naprotiv, utore za razvođenje maziva razmjestiti po čitavoj kliznoj površini, kako bi bili dovoljno snabdijevani mašću.

Slika 208. Klizni ležaj s više kliznih površina a) ležaj s d v o stru k o m kliznom površinom i blazinicom k o d koje zračnost im a oblik lim u n a: b) ležaj s d v o stru k o m kliznom p ovršinom i m eđ usobno zaokrenutim klinastim pro cjep im a; c) ležaj s tro stru k o m kliznom površinom i n eokrugla blazinica d obivena tlačenjem ; ti) ležaj s tro stru k o m kliznom p ovršinom i u to ro m za razvođenje m aziva; e) ležaj s č etverostrukom kliznom površinom i k o m o ro m za podm azivanje

loše :

Slika 209. P ogrešan i ispravan položaj u to ra za razvođenje m aziva pri tekućem trenju

Često se pitam 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 jednostavno i mogu biti dijeljeni. Kod čistog trekućeg trenja klizni ležaji postižu gotovo neograničenu trajnost i mogu raditi najvećim brzinam a vrtnje. Općenito su jeftiniji od valjnih ležaja.

5. L e ia ji

198 5.2.2. Dovod maziva, uređaji za podmazivanje

Prem a vrsti ležaja i načinu pogona m ora se povrem eno ili stalno dovoditi mazivo do kliznih površina. To se vrši preko kanala, utora, kom ora i slično. Podmazivanje mastima nisko opterećenih, sporednih ležaja i zglobova, te za prašnu okolinu, jednostavno je i jeftino. Suvišna m ast ne kaplje s ležajnih mjesta, već izlazi iz ležaja kao vijenac koji štiti od onečišćenja. M ast se m ora odgovarajućim uređajim a tlačiti do ležajnih mjesta. Prekom jerno 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. K uglaste glave za dovođenje m aziva D IN 3402 (JU S M .C 4.611- 6 1 4 ) crveno označeno

Slika 210. Stauf'ferrova m azalica D in 3411 (JU S M .C 4.600 i 601)

Slika 213. O tv o r za p o d m az iv an je'u ljem podešavanje

staklo

Slika 212. S am opodm azivanje m astim a; a) m azalica s o p ru g o m ; b) s k o m o ro m za m ast

stoklo za posmatranje

Slika 214. S am opodm azivanje uljem : a) m azalica s fitiljem : b) o tk a p n a m azalica

Dovodni kanali zatvaraju se Staufferovm mazalicama D IN 3411 (JUS M.C4.600 —601; slika 210) ili kuglastim glavama za podmazivanje D IN 3402,

199


(JUS M.C4.611 —614; slika 211). Okretanjem poklopca s navojima ostvaruje se u napunjenoj mazalici potreban tlak. Ako svi kanali za dovođenje m a ziva dolaze s jednog središnjeg mjesta, s tog se mjesta mogu opskrbiti istodobno sva ležajna mjesta. Postoje, osim toga, mazalice s oprugom (mazalice za masti), u kojima je stap opterećen oprugom i stalno tlači na zalihu masti, te tako opskrbljuje mašću mjesta za podmazivanje (si. 212a). Ako se u tijelu ležaja nalazi zaliha masti (si. 212 b) koja svojom težinom tlači na rukavac i time osigurava stalno podmazivanje, onda se to naziva podmazivanje s komorom za mast. Podmazivanje uljem dolazi u obzir za sve brzohodne ležaje s velikim površinskim pritiscima i višim tem peraturam a. Za podređene 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 pom oću kantice za ulje ili brizgalice za ulje. Pri tome ležaj dobiva samo onoliko ulja koliko je potrebno da ne dođe do zagrija vanja. Da bi se mogla preuzeti dovoljna količina ulja, m ora da je otvor za podmazivanje veći nego onaj za podmazivanje mastima (si. 213). Zbog sprječa vanja onečišćenja otvora za podmazivanje, preporučljivo gaje zatvarati maznom nazuvicom.

Slika 215. P odm azivanje prstenom za podm azivanje a) sa slobodnim prsten o m D IN 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 sJitiljom i otkapnu uljnu mazalicu. Danas se daje prednost malim pumpnim agregatima, koji opskrbljuju mnoga mjesta za podmazivanje i prema veličini ležaja i brzini vrtnje doprem aju 0,1 do 5 cm3 ulja u minuti. Ulje nakon toga otječe u sabirnik. Podmazivanje uranjanjem jednostavno je, sigurno i štedljivo. Dijelovi prijenosnika koji rotiraju (na primjer zupčanici) uranjaju se u uljnu kupelj i bacaju ulje na ležaje. Zbog unutarnjeg trenja smiju dijelovi prijenosnika uranjati samo malo (inače su veći gubitci energije i zagrijavanje). Za vodo ravna vratila pokazalo se kao pouzdano podmazivanje maznim prstenom (si. 215). U blazinici ili tuljku ležaja nalazi se prorez u kojemu visi slobodno na vratilu tanak mazni prsten D IN 322 (si. 215a). Rukavac koji rotira nosi

200

5. Ležaji

sa sobom prsten, a prsten na sebi transportira ulje iz kom ore za ulje prema gore. Podmazivanje maznim prstenom može se obavljati i čvrstim prstenom (si. 215 b). Najsigurnije i najekonomičnije je optočno (cirkulacijsko) podmazivanje, koje udovoljava najvišim zahtjevima postavljenim na pogonsko važne ležaje. Sva mjesta za podmazivanje opskrbljuju se iz jedne uljne pumpe preko sistema cijevi. Ulje koje otječe filtrira se, u određenim slučajevima hladi, i sakuplja u zbirnike. Sakupljeno ulje ponovo se pum pa 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 m oraju udovoljiti. Prem a D IN 50282 zahtjevi su uglavnom ovi: 1. Prilagodljivost. Ležajni materijal treba da se pod opterećenjem elastično, a u danom slučaju i plastično, prilagođava prom jenam a oblika. 2. Tlačna čvrstoća. Ležajni materijal treba da trajno podnosi tlačno optere ćenje. 3. Podnošljivost (konpatibilnost) s materijalom rukavca. 4. Neosjetljivost na zaribavanje. Ležajni materijal m ora imati svojstvo da se na visokim tem peraturam a ne zavaruje s materijalom površina nalijeganja rukavca. 5. Mala sklonost stvaranju brazda. G rađa 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, tako da se površine nalije ganja i dalje glačaju, ali ne ohrapavljuju. 7. Otpornost protiv habanja. Ležajni materijal treba da bude otporan protiv promjena površine klizanja, ukoliko bi zbog mehaničkih uzroka došlo do odvajanja malih djelića. 8. Sposobnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju. M aterijal m ora omogući ti da se proces klizanja održi još neko, ograničeno, vrijeme ukoliko nastupe nepredviđene nepovoljne pogonske okolnosti, na primjer prekid dovoda m a ziva. M aterijal ne smije tada zaribati. 9. Sposobnost omrežavanja mazivom. M aterijal treba da omogući jednoliko omrežavanje mazivom. 10. Toplinska vodljivost. M aterijali treba da po mogućnosti dobro odvode nastalu toplinu trenja. Za ležajne materijale upotrebljavaju se pretežno metali. Bijele kovine, kao što su legure kositra, olova, bizmuta i antim ona, imaju osobito dobra


201

svojstva uglačavanja, prilagodljivosti i otpornosti protiv habanja. One pokazuju dobre osobine klizanja pri nepovoljnom podmazivanju, ali se tale već na 300 °C. Zato su podesne samo za pogonske tem perature do 110 °C. Djelići nastali trošenjem duboko 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). One su pogodne do 200 °C, a djelomice i iznad toga. Međutim, spo sobnosti klizanja pri nepovoljnom podmazivanju više nisu tako dobre. One odvode toplinu bolje nego bijele kovine. Djelići nastali trošenjem se također duboko utisnu. Sivi lijev se zbog postojanja grafitnih lamela pogodnih za podmazivanje upotrebljava kao ležajni materijal. Loše se uhodava, jedva ima sposobnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju i osjetljiv je na rubne pritiske. Zato dolazi u obzir samo kod malih brzina klizanja, do oko 1 m/s i malih površinskih pritisaka. Za male ležaje s malim brzinama klizanja, koji prem a potrebi treba da rade i bez nadzora (bez naknadnog podmazivanja), pokazale su se dobrim sinterirane kovine kao što su sinterirano željezo ili sinterirane bronce. Nastaju prešanjem metalnog praha u kalupe. Zato su mekane i porozne. Pore (šupljine) mogu primiti znatne količine mazivog ulja, ali se ne može očekivati potpuno tekuće trenje. Pri maloj brzini klizanja trošenje ostaje u podnošljivim grani cama. U novije doba umjetne mase kao klizni materijal sve su značajnije. Nedo statak im je sklonost puzanju pod opterećenjem i velika toplinska raztežljivost (oko 10 puta veća nego metala!). Poliamidi (poznati kao nylon) imaju visoku čvrstoću, dobru sposobnost klizanja pri nepovoljnom podm azivanju i sposob nost prigušivanja, te su veoma optorni protiv trošenja. Nedostatak im je da upijaju vodu (bubre). Poliuretani (trgovački naziv vulkollan) su po svojim osobinam a slični poliamidima, ali znatno manje upijaju vodu. Pogodni su za pogonske tem perature od —25 °C do + 8 0 °C, kratkotrajno i od —40 °C do +130 °C. Poliacetali, osobito polioksimetili, pokazuju prema čeliku dobra klizna svojstva. Mogu se lako izraditi na mjeru. Fluorirani ugljikovodici izgledaju kao vosak, postojani su prema kiselinama, lužinama i otapalim a. Podnose tempe rature od —270 °C do + 260°C . Pod opterećenjem skloni su puzanju i nisu osobito otporni prem a trošenju. O d osobite prednosti je njihov mali koeficijent trenja, koji se pri sporom hodu i visokim pritiscima može smanjiti čak na 0,01, tako da se mogu upotrebljavati posve bez maziva. Veoma su skupi. Klizne osobine navedenih umjetnih masa mogu se poboljšati punilima kao što su ugljen, grafit, molibdendisulfid, bronca ili olovo. I smole za lijevanje, kao što su fenol, epoksid i poliester, pune 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

5. L ežaj i

202

manja. Problem atično 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, kao slojevito prešan materijal, dolaze u obzir ako se zahtijeva velika čvrstoća i elastičnost. S inkorporiranim M oS2 su čak samomazivi. Ležajne površine dobivene nanošenjem maziva i lakova ostavljaju nakon sušenja grafitni ili M oS2 sloj. Tako dobivene klizne površine dobivaju na važnosti pri suhom podmazivanju. Klizni lakovi upotrebljavaju se pretežno Tablica 74. Uobičajene ležajne kovine K ratica1) Osobine i upotreba Naziv L ežaju kovina na osnovi legure olovo-kositar D IN 1703, JU SC .E1.100 Ležaji željezničkih vozila i u općem strojarstvu. O lovno alkalična ležajna kovina Visoko opteretivi. LgPb Ležajno tvrdo olovo LgPbSb 12 N orm alno opterećenje u strojogradnji; za uljevke LgPbSn 5 Pri većim zahtjevima na klizna svojstva i opterećenja Bijela kovina ^ LgPbSn 10 LgPbSn 6 CD Kadmijumska 6 Pri najvećim zahtjevima na klizna svojstva i opterećenja LgPbSn 9 Cd bijela kovina 9 LgSn 80 Pri jakom udarnom opterećenju Bijela kovina gop LgSn 80 F Lijevana kosltrena bronca i crveni lijev DIN 1705 (JU SC .D 2.304 i 302) G-SnBz 14 Tvrda, otporna prema morskoj vodi, najveće opterećenje (G-CuSn 14) do p = 60 N,.mm2 Zilavotvrda, dobra otpornost na habanje, otporna prema G-SnBz 12 Lijevana kositrena G-CuSn 12 morskoj vodi, za visoke brzine vrtnje, kratkotrajno bronca do p = 25 N /mm2 GZ-SnBz 12 Žilavotvrda, s vrlo dobrom otpornošću na habanje, (GZ-CuSn 12) otporna prema morskoj vodi, za najveće opterećenje do p — 120 N/mm2 GC-SnBz 12 (GC-CuSn 12) G-SnBz 10 Žilavi materijal velikog rastezanja, otporan prema (G-CuSn 10) morskoj vodi, otporan prema koroziji Tvrdo, otporno prema morskoj vodi, za najveća opte Rg 10 rećenja do p = 50 N/mm2 (G-CuSn 10) G Z-RG 10 Tvrdo, otporno prema morskoj vodi, za umjereno (GZ-CuSn 10 Zn) G C -RG 10 Crveni lijev kao opterećenje i niske klizne brzine {GC-CuSn 10 Zn) lijevana kositrena Srednje tvrda dobra sposobnost, u slučaju oštećenja bronca, s dodacima R g7 (G-CuSn 7 ZnPb) otporna prema morskoj vodi, za najveće opterećenje drugih legiranih do p = 40 N/mm2 elemenata G Z-R G 7 Srednja tvrda, velika otpornost na habanje, dobra (GZ-CuSn 7 ZnPb) sposobnost prinudnog gibanja, u slučaju oštećenja G C-Rg 7 otporna prema morskoj vodi, visokoopteretiv do (GC-CuSn 7 ZnPb) p = 40 N /mm2. Za najveće opterećenje do />= 80 N /mm2 R g5 D obra livljivost, otporno prema morskoj vodi (G-CuSn 5 ZnPb)

-

C) t/i

L. PbSn5 L. Pb SnIO L.Pb Sn6 Cd L.Pb Sn6 Cd L.Sn80 Pb L.Sn80 P. Cu Snl4

rN o m oj Q U

P. Cu SnI4

C. Cu Snl2

ts i

D

N. Cu Snl2 P. Cu SnIO P. Cu SnIO Zn2 C. Cu SnIO Zn2 N. Cu SnIO Zn2 ©
! G Z-Rg 5 C .C uSn5Pb5Zn5 (GZ-CuSn 5 ZnPb) Srednje tvrdoće, otporno prema morskoj vodi. ' G C-Rg 5 za umjerena opterećenja i N .C uSn5Pb5Zn5 (GC-CuSn 5 ZnPb) Lijevana aluminijska bronca s dodacima drugih legiranih elemenata, DIN 1714 (JUS C.D2.303) G-NiAlBzF 50 P. CuAl 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 3 P. C uA U 0Fe3 {G-CuAl 10 Ni) velika udarna opterećenja do p = 250 N /m m 2 kao lijevana alumi n i GZ-NiAlBzF'70 nijska bronca, u : P.CuA110Fe5Ni5 vi i (GZ-CuAl 10 Ni) s dodacima drugih G-NiAlBzF 68 legiranih elemenata P.CuAU 1 Fe6Ni5 (G-CuAl 11 Ni) ‘) Kratice u zagradi odgovaraju sistematici kratica prema DIN 1700, G Z označava centrifugalni lijev, a GC bezdani lijev.

203


za male brzine klizanja i visoke pritiske. Prikladni su za nanošenje na metale ili umjetne mase. Treba istaći da ni jedno suho podmazivanje ili podmazivanje mašću ne može zamijeniti ili se približiti hidrodinam ičkom podm azivanju uljem. I umjetne mase treba podm azivati uljem ili mastima, da se ne bi brzo istrošile. U tablicam a 74 i 75 sastavljen je pregled najvažnijih m aterijala za ležaje. Tablica 75. Uobičajene ležajne kovine i plastične mase Naziv

K ratica1)

Osobine i upotreba

Lijevana olovna bronca i lijevana kositreno-olovna bronca, D IN 1716 Lijevana olovna bronca

Lijevana kositreno-olovna bronca

Pretežno za ležaje motora s unutarnjim izgaranjem

P. Cu Pb 25

G-SnPbBz 5 (G -CuPb 5 Sn)

Srednje tvrda; žilava; dobra klizna svojstva; dobra otpornost na habanje; podnaša niske rubne pritiske

P. Cu Pb 5 SnlO


Srednje m eka; vrlo dobra klizna svojstva; dobra otpornost na habanje; za visoke površinske pritiske; podnosi rubne pritiske

P. Cu PblO SnlO


M ekana; naročito dobra klizna svojstva; za visoke površinske pritiske; podnosi rubne pritiske; dobre osobine prinudnog gibanja ako nastane oštećenje

P. Cu P b l5 Sn8


M ekana; najbolja klizna svojstva; kod visokih površinskih pritisaka i malih brzina klizanja; naročito dobre osobine prinudnog gibanja ako nastane oštećenje

P. Cu Pb20 Sn5

Sivi lijev, D IN 1691 Sivi lijev s lisnatim grafitom

JU S C.D2.305

G-PbBz 25 (G-CuBp 25)

JUS C.J2.020

GG-20

Za podređene svrhe pri malom opterećenju

SL 20

GG-25

Za umjereno opterećenje do v = 1 m /s; osjetljiv na rubne pritiske

SL 25

Sinterirane kovine Sinterirano željezo, sinterirana bronca, sinterirana kositrena bronca

Nije standardi zirano

Do p = 10 N /m m 2 i do v = 1 m/s, a uz dodatno podmazivanje do v= 3,5 m/s. Nepogodno za udarno opterećenje i rubne pritiske

Plastične mase Fenolne plastične mase za prešanje D IN 7708

Tip 71 74 77

Prešana umjetna smola sa slojevitim punilom D IN 7335

Hgw 2081, 2082, 2083,2088,2089

Poliamid (Nylon)

PA 6,6

Vulkollan

P U R Tip 40

Polioksimetilen

POM

Politetrafluoretilen

PTFE

Lijevana umjetna smola

Fenol, epoksid, poliester

*) Vidi bilješku za tablicu 74

D obra klizna svojstva; visokootpom e protiv habanja; i za podmazivanje vodom; naginju bubrenju; rukavci moraju biti kaljeni; loši vodiči topline

D obra klizna i prigušna svojstva, te svojstva gibanja; pri oštećenju naginju puzanju; niska otpornost protiv habanja; samopodmazivanje sa maznim punilim a; bez mazivnih punila rade na suho ako je nisko opterećenje i brzina klizanja; loši vodiči

Samopodmazivanje pomoću maznog punila, a kod malih brzina klizanja mogu se jako opteretiti; loši vodiči topline

204

5. L e ža j i

Pri čistom tekućem trenju materijali ležaja značajni su samo toliko što maziva treba da dobro 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, odnosno blazinice, m ora biti rukavac uvijek oko 3 do 5 puta 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 kao ležaji izravno povezani s konstrukcijama stroja, ugradni, stojeći ili prirubni ležaji. Ležaji koji su izravno povezani s konstrukcijam a stroja su lijevanjem ili kovanjem dodani ili privareni dio sklopa. Ugradni ležaji m ontiraju se kao posebni strojni dijelovi u strojne konstrukcije, dok se stojeći ili prirubni ležaji ugrađuju kao posebne strojne grupe.

klana površina

Slika 216. Ležaj o b lik o v a n u sam oj k onstrukciji a ) u lijevanu stijenku u prešani tuljak ležaja; b) u privareni dio uprešani tuljak ležaja

Slika 217. U g rad n i ležaji a) k ra tk i klizni ležaj s jed n im prsten o m od sinterirane kovine ili specijalnog sivog lijeva D IN 733; b) k ra tk i klizni ležaj sa dva p rste n a D IN 734, vanjski prsten o d sin teriran o g željeza, a u n u tarn ji prsten o d kaljena č e lik a ; c) ugrađeni dv o p rsten asti k ra tk i klizni, ležaj

Tuljak ležaja uprešan u ojačanu stijenku (vezni ležaj) prikazuje slika 216. Ugradni ležaj s ugradbenim m jerama valjnog ležaja pokazuje slika 217. Oni se čvrsto uprešavaju protiv okretanja u kućište stroja (si. 217c). Budući da su vlastite konstrukcije ležaja često skuplje, treba ovim ležajima, ukoliko odgovaraju, dati prednost. Jednodjelni stojeći ležaji D IN 504 (si. 218a) i prirubni ležaj D IN 502 (si. 218 b) pogodni su za prigradnju u različitim položajima. U njih se može

205


uprešati tuljak ležaja prem a slici 219. Dimenzije tuljaka u oblicima prema D IN 1850 (ISO 2795; si. 219) od različitih m aterijala vidi u tablici 76.

a) jeđ n o d je ln i ležaj D IN 504 sa Staufferovim podm aziv an jem ili podm azivanjem s k o m o ro m za m ast (izvedba A s tuljkom , izvedba B bez tuljka); b) p riru b n i ležaj, D IN 502 za S taufferovo podm azivanje (izvedba A sa tuljkom , izvedba B bez tuljka).

vMvmm vm m M

zm m m

m am m

V/t —

i i1-

'///m

m

,

A Slika 219. T uljci za klizne ležaje p rem a D IN 1850, (ISO 2795) izvedbe A, B i C za čelik, lijevano željezo, o bojene m etale, sin teriran u kovinu i m aterijale za p rešan je; izvedba D za sin teriran u kov in u 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 kao donjeg dijela i od poklopca kao gornjeg dijela, koji su opremljeni sa polovinom blazinice. Da bi mogli prihvatati sile, m ora kućište ležaja biti dimenzionirano snažno i kruto (ukrućeno protiv titraja) i oblikovano tako da dobro odvodi toplinu (velike površine!). Prigodom pritezanja vijaka poklopac ležaja se ne smije prim jetno izvitoperiti (pogodni su elastični vijci). Zbog mogućnosti m eđusobnog fiksiranja položaja kućišta i poklopca ležaja, dobivaju ležaji površine za centriranje (si. 220). Reguliranje blazinica prema istrošenju omogućava se tako 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!). M aterijal gornjeg i donjeg dijela kućišta najčešće je sivi lijev, rjeđe čelični lijev, ili laki metali. Stojeći ležaj s poklopcem D IN 505, sa Staufferovim mazalicama ili podmazivanjem s kom orom , može imati blazinice od sivog lijeva, bronce ili crvenog lijeva.

5. L e ža j i

206

Leži li rukavac pri gibanju izravno na m aterijalu kućišta ležaja (vidi si. 223 a), tuljku ležaja ili blazinici ležaja, govori se o ležaju od jednoslojnog materijala. Ako je u blazinicu ležaja ulijevena na primjer ležajna kovina, 6

Slika 220. Stojeći dvodjelni ležaj s po k lo p cem : a) kućište ležaja; b) p o k lo p ac ; c) blazinice ležaja

Tablica 76. Preporučljive dimenzije ležajnih blazina u mm, D IN 1850, ISO 2795 (slika 219)

------!---------

đx

3

4

6

8

10

12

, red 1 red 2

5 6

6 8

9 10

11 12

14 16

d,

40

45

50

56

, red i đl red 2

48 50

52 56

58 60

D uljina /

3 40

4 45

6 50

1

14

16

18

20

22

16 18

18 20

20 22

22 25

25 26

63

70

80

90

100

65 68

75

82 85

95 100

105 110

8 56

10 63

12 70

14 80

16 90

Čelik, sivi lijev, obojeni metali

M aterijal

25

28

32

36

26 28

30 32

34 36

38 40

ni

110

125

140

160

180

200

115 120

125 130

140 145

155 160

180

200

220

18 100

20 110

22 120

25 140

28 160

32 180

36 200

Sinterirana kovina

!

Prešani materijali

Ugljen

A, B iC

D, E i F

E

-

A. B iC G otovo za ugradnju

A, B .C i E D

Oblik Unaprijed obrađeno sa W samo Vanjski promjer dv i debljina stijenke s pri provrtu d,

E

do 58 mm

Red 1

Red 2

od 60 mm

Red 1, kod jakog habanja red 2

Red 1

prije ugradnje ISA tolerancijsko polje koje se preporučuje za:

E

E 6 do F 7

G 7

H7

H7

Utanačiti

đ\ nakon ugradnje

D 10 do 50 mm D 11 C 11 preko 50 mm x 8 toplo navučeno

d2

r6

r6

za 10 s 6 uprešano

Provrt za ugradnj u tuljka Dopušteno srednje odstupanje između

dx i d2

H 6 do H 7 l/2 IT 8

H7 7 2 iT 8

H7 l/2 m °

H7 l/2 IT 8

45

207


tako da samo blazinica daje krutost, a ležajna kovina daje klizne osobine, govori se o ležaju od dvoslojnog materijala.

1.6 1,8a.

Slika 221. M ogućnosti o blikovanja kliznog dijela noseće blazinice a) lijevana klizna blazinica za v ra tila bez vijenca; b) lijevana klizna blazinica za v ra tila s vijencem ; c) lijevana klizna b la zinica za v ratila s visokim vijencem ; d) p la tira n a klizna blazinica za vratila bez vijenca; e ) p la tira n a klizna blazinica za v ratila s vijencem

Slika 222. Ležaj iz dvoslojnog m ate rijala s prsten o m za podm azivanje

Zbog zagrijavanja rastežu se ležajne kovine i potporna blazinica. Uslijed razlike rastezanja može se ležajna kovina odvojiti od svoje podloge. Zato se uljevci ukotve ili prileme (si. 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 tankim slojevima od 0,5 do 0,8 mm (si. 221 d i e), pri čemu se hladno zavaruje s potpornom blazinicom. Još u tanjim slojevima može se nanositi elektrolitičnim putem. Kod 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 kao prirubni ležaji s maznim prstenom.

208

5. L e ža j i

Tuljci kliznih ležaja i blazinice s uljevkom od ležajne kovine sa vijencem ili bez njega (ojačenje) standardizirani su sa D IN 7473 do 7477. Vijenac služi za prihvaćanje bočnog pritiska (kod čvrstih ležaja). I umjetne mase se uprešavaju kao klizni sloj. Zbog mogućnosti usidrenja potporna blazinica dobiva neku vrst unutarnjeg navoja, koji seže gotovo do klizne površine. N a taj način se izbjegava utjecaj loše toplinske vodljivosti umjetnih masa. Ležaji velike širine dobro odvode toplinu. S druge strane, kod široke i krute blazinice, zbog progiba osovine ili vratila, nastaju rubni pritisci. Kuglaste blazinice, poput zglobova s mogućnošću kutnog zakretanja, postavljaju se same prema nagibu rukavca (si. 223). Takvi ležaji nazivaju se, prema njihovom prvom proizvođaču, Sellersovi ležaji. dijeljeno

prstenasto

Slika 223. K lizni ležaj s blazinicam a o k re tn im u k uglastom zglobu a) Sellersov stojeći klizni ležaj (dugi klizni ležaj) s prsten o m za podm azivanje (Pintsch Bamag AG. B utzbach); b jZ g lo b n i ležaj IN A (k ratk i klizni \ežaj)(lndustriewerk Schuejfler, H erzogenaurach) dijeljeno

matica

K ratki klizni ležaji, koji se sve više upotrebljavaju zbog manjeg rubnog tlaka i bolje raspodjele tlaka, mogu se razm jerno više opteretiti nego dugi klizni ležaji.

20

podešavanje

Slika 224. N am jestiv konusni klizni ležaj

R adna vratila u alatnim strojevima, od kojih se zahtijeva točan centričan hod, izrađuju se često kao konusni klizni ležaji (si. 224), na kojima se može dobro podešavati zračnost. Nosivi ležaji transmisija na zidovima, stropovima, podovima, nosačima i tome slično, m ontiraju se na stalcima, konzolama, pločam a itd. D IN 117, 118, 119,187,188,189,194 i 195.

209

5.2. K lizni ležaji.

5.2.5. Proračun nosivih ležaja (poprečnih ili radijalnih)

Stvarna razlika između promjera provrta i prom jera rukavca (si. 225 a) je apsolutna zračnost ležaja

Z = D —d

(172)

Ako se svede na jedinicu prom jera rukavca, onda je to relativna zračnost ležaja

Z j/= ’— a

(173)

Određivanje ležajne zračnosti zavisi od površinskog tlaka, te brzine klizanja, i maziva. D a bi se postigla jednaka nosivost pri raznim brzinama klizanja, m ora biti zračnost ležaja Z pri velikim brzinama velika, a pri malim mala. Obrnuti su odnosi kod površinskih tlakova. S povećanjem zračnosti ležaja m ora se povećavati i viskozitet ulja. Kod većih zračnosti smanjuje se trenje a time i snaga trenja, koja dovodi do zagrijavanja. Prevelike pak zračnosti prouzročuju pojave vibracija i nemirnog hoda. Ležajnim materijali ma s velikim toplinskim rastezanjem potrebna je veća zračnost. Zbog toga što kruto kućište spriječava rastezanje prema van, širi se prema unutra, a rukavac se širi samo prem a van. O d prvorazrednog značenja je dubina hrapavosti dosjednih površina (vidi tablicu 26, str. 78). K od hidrodinamičkog podmazivanja treba da iznosi: R \ 0'75 —~ 1

(

(174)

m )

(vidi i sliku 205, str. 195). A psolutna zračnost ležaja treba opet da iznosi Z Si 4h0. Iskustvene vrijednosti za relativne zračnosti ležaja: i¡t 0,001 do 0,002 za ležajne metale, i / '» 0,0015 do 0,0025 za sinterirane kovine, j/zt:0,003 do 0,0045 za umjetne mase. Za ležajne kovine može se prem a iskustvu odabrati za: 4/ v 0,0008 / ---- 0,002 V m/s

relativnu zračnost ležaja

(175)

ako je v = d - n - n brzina klizanja (u u m/s, d u m, n u s~*). Klizne dosjede za razne relativne zračnosti ležaja vidi u tablici 77. Tablica 77. Srednja relativna zračnost ležaja Promjer rukavca (čepa) d mm preko 30 . . , 50. preko 5 0 . . . 80 preko 80 . . . 120 preko 120 . . . 180 preko 180 . . . 250

14 Elementi strojeva

kod različitih dosjeda Dosjedi provrt/vratilo '

H 7/g 6

H 7/f 7

H 7/e 8

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

|

H7d 8 0,00280 0,00212 0,00165 0,00131 0,00106

i

H 7/c 8

xH 7 . b 8

H 7/a 9

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

5. Ležaji

210

Pod relativnom debljinom uljnog sloja <5 podrazum ijeva se odnos apsolut ne debljine uljnog sloja h0 prem a apsolutnoj debljini uljnog sloja Z/2, koja bi se dobila pri velikoj brzini vrtnje n, što znači odnos visina klinastog procjepa (vidi si. 205). Relativna debljina uljnog sloja

6=

Z /2

-

(176)

Pri dimenzioniranju nosivih ležaja računa se sa srednjim površinskim tlakom p kao pritiskom sile F na projekciju površine nosivog rukavca, odnosno dijela tuljka ležaja (si. 225 b). Prema tome vrijedi za srednji površinski tlak p F d b

F '"jT b

(177)

u N /m m 2 srednji površinski tlak ležaja. uN rad ijaln a sila u ležaju, u mm pro m jer rukavca, u mm širina ležaja.

projekciona površina

> Slika 225. P rincip nosivog ležaja: a) a p so lu tn a zračn o st ležaja; b) opterećena projekciona površina

Orijentacione vrijednosti za površinske tlakove vidi u tablici 78. K arakteristična veličina nosivih ležaja je konstruktivna karakteristika b/d, koja općenito leži između b/d = 0,6 do 1,5. Zbog male opasnosti od rubnih tlakova nastoji se upotrebljavati kratke klizne ležaje. Ako međutim b postaje premaleno, onda istječe mazivo bočno iz procjepa, a da se ne stvara potreban tlak u mazivu. Za radijalno opterećene klizne ležaje m jerodavna je bezdimenzionalna karakteristika: Sommerfeldov broj p u Pa = N /m 2 i/i r\ u Pas w u ra d /s

So =

p -r 2 co

(178)

srednji površinski tla k [jednadžba (177)]; 1 N /m m 2 = 1 0 6 Pa, relativna zračn o st ležaja, d inam ički viskozitet ulja, k u tn a brzina = 2 • n ■n, gdje je n u s _ '.


211

Sommerfeldov'm brojem može se sa slike 226 prema odnosu b/d (karakteri stici ležaja) odrediti odgovarajuća debljina uljnog sloja 3.

Slika 226. R elativna debljina uljnog sloja u zavisnosti od S om m erfeldova bro ja S o i k a rak teristik e ležaja b/d

Prijelazna brzina vrtnje, pri kojoj mješovito trenje prelazi u tekuće trenje, ne treba da iznosi više od nprzzn/3. Na taj način nastoji se držati područje mješovitog trenja, a time i istrošenje, što nižim. Granicom se sm atra npr = n/2. Ovdje n označava pogonsku brzinu vrtnje. Pokusima je utvrđeno da tekuće trenje počinje s debljinom uljnog sloja od %3jim. Ta debljina određuje dakle prijelaznu brzinu vrtnje. Uvrstimo li za /ipr = <5pr • Z/2 = 0,003 mm [jednadžba (176)], dobivam o sa Z = ij/ • d [jednadž ba (173)] za relativnu debljinu uljnog sloja

=

^ a ovu debljinu

uljnog sloja može se sa slike 226 očitati pripadajući Sommerfeldov broj SopT. Jednadžbom (178) izračunava se također: prijelazna kutna brzina

a> = — —— n ' S o pr

(179)

Z a copr, p, i/», Sopr vidi legendu uz je d n a d ž b u (178).

Prijelazna brzina vrtnje je prem a tome npr—(DpJ2n u s _1. Ukoliko je pokretanje isključivo u hladnom stanju, može se računati s viskozitetom ulja u hladnom stanju. M eđutim, za vrijeme pogona, pri tekućem trenju [jednadžba 14*

5. Ležaji

212

(178)] uvijek je m jerodavan viskozitet ulja na pogonskoj tem peraturi! Iz jed nadžbe (179) može se odrediti, pri datoj prijelaznoj brzini vrtnje, potreban viskozitet ulja. Ako leži <5pr<0,04 uzima se Sopi kod <5= 0,04. Tablica 78. Vrijednosti za srednji površinski tlak kod kliznih ležaja u strojogradnji

Materija) ležaja

Materijal koji se preporučuje za vratilo

Podmazivanje1)

Sivi lijev GG-15. GG-20 (SL 15, SL 20)

St 37, St 42, St 50 (Č 0362, C 0460, C 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

G-SnBz 14. Rg 5 (P. CuSn 14, P. CuSn 5 Pb 5 Zn 5) i druge

3... 3 15...5

uljem natopljeno

3

2. . . 1

U

10

5 ... 3

T

5

U

25

20... 8

4

25

2 0 . . . 10

5

‘

St 50, St 60, St 70 (Č 0545. Č 0645, C0745) St 60, C 15 i slično (Č 0645, Č 1220) kaljeno i fino brušeno St 50, St 60 (Č 0545, Č 0645) i slično St 60, C 15 (Č 0645, Č 1220) i slično kaljeno i fino brušeno 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

LgSn 80 (L.Sn 80 Pb) (kao višeslojni ležaj)

St 50, St 60 i slično (Ć 0545, Č 0645) St 60, C 15 (C. 0545, Č 1220) i slično, kaljeno i fino brušeno

Višeslojni ležaj od umjetne smole (punilo Sn) Teflon, ZSV i slično Jednostavni ležaji od prešanih umjetnih smola (D IN 7703) (Novoteks, Reziteks) Prešano drvo (Breza, lipa)

St 60 (Č 0645), C 15 (Č 1220) i slično, kaljeno i fino brušeno

St nekaljeno (Ć) St kaljeno (Č)

St kaljeno (Č)

St 50 (Č 0545) St 60 (Č 0645) i si.

2 . . . 1,2

6 20

G-PbBz 25 (P. CuPb 25) G-SnPbBz 20 (P. Cu Pb 20 Sn 5) i druge (kao višeslojni ležaj)

SoMs 68

/»-vrijednosti u N/m m 2 pri brzini klizanja v u m/s £5 S\ | 2 ...4

3 ... 1

T

5...2

U

30

25 . . . 10

10

U

15

8...5

4

Voda, ulje U U

p ■v do 40 (N /m m 2) (m/s) p ■v do 60 (N /m m 2) (m/s)

U

2,5

Mast

3,5

Vrijednosti za p važe ukoliko nije drugačije navedeno, za fino obrađene površine ležaja i rukavca. l) T : Štedljivo podmazivanje kapanjem ili protočnim podmazivanjem kroz otvore za kapanje, mazalica s fitiljom, Staufferovim mazalicama (kod podmazivanja mašću) i tome slično. U : O bilno podmazivanje kapanjem ili optočno podmazivanje pomoću maznog prstena, jastuka za mazanje, pumpe i tome slično.

213


Koeficijent tekućeg trenja je: u brzohodnom području pri

3ij/ /j ^ —

S o< 1:

u području teškog opterećenja pri

So > 1:

(180)

(181)

yJSo

Iskustvene vrijednosti za koeficijente trenja prem a brzini klizanja kod kliznih ležaja, uz različite vrste podmazivanja, te za uobičajena maziva, vidi u tablici 79. l Tablica 79. Iskustvene vrijednosti za koeficijent trenja u kliznim ležajima i preporučljivo mazivo Vrste ležaja i podmazivanje

Trenje pri zaletu

Srednja vrijednost od i 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

Ulje

Umjetna smola za prešanje

0.14

0,01 . . . 0,03

0,003 . . . 0,006

Ulje

M aterijal za sinteriranje

0,17

-

0,002 . . .0,014

Suho

Višeslojna umjetna smola

Uporni ležaj mast ulje

G G , G-SnBz LgSn

0,15 0,25

0,03

Segmentni ležaj, ulje

LgSn

0,25

-

Pri brzini klizanja <0,1 m/s: 0,05 . . .0,1 0,2 . . . 6 m/s: 0,1 . . . 0,16

-

0,002

i

Aksijalni ležaj

Radija leža

'c

M aterijal ležaja

v u m/s

Preporučeno mazivo

. . . 0,7 0,4 . . . 2 0,5 . . . 10 10 . . . 30 > 30

K ruta maziva, grafit, molibdendisulfid, eventualno klizni lak Mazive masti eventualno s dodacima (aditivima) za visoke pritiske ili molibdendisulfid M otorno ili strojno ulje Turbinsko ili vretensko ulje Vretensko ulje, a u određenim slučajevima voda ili zrak

Za održavanje tekućeg trenja treba ulje koje otječe nadoknaditi dotjecanjem novoga, što znači da u svakoj jedinici vremena m ora prostrujiti ležajem od ređeni volumen maziva. Srednja brzina kojom ulje kruži u procjepu ležaja iznosi v/2 (na nepomičnoj blazinici je brzina nula; a na rukavcu koji rotira je t>). Procjep ležaja prosječne je debljine Z/2. Ako bi sveukupno mazivo ulje, otjecalo prosječnom brzinom, bio bi potreban volumenski protok od - •y b. Stvarno se od toga samo jedan dio koristi, jer veći dio i dalje rotira s rukavcem. Što je m anja relativna debljina uljnog spoja <5, to će više ulja otjecati, jer je ostali dio procjepa odgovarajuće veći. Ako uvrstimo za v = d ■n ■n, a za Z = ij/-d, tada će biti potreban:

214

5. L ežaji

volumenski protok ulja

Vuii = k • V- \]/ ■n

(182)

Fulj u d m 3/s p o tre b a n volum enski p ro to k ulja, V u dm 3 i/i n u s -1 k

71

volum en ležaja —- d 2 b, 4 relativna zračn o st ležaja, p o g o n sk a b rzin a vrtnje ležaja, fa k to r p ro to k a , k o d <5= 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 k x 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 P tr = F ■p • v (183) Ptr u N m /s = W snaga trenja, F u N opterećenje, ¡i koeficijent trenja, k o d tekućeg tren ja p re m a jed n a d ž b i (180), o d n o s n o (18i), inače p rem a tablici 79, v u m /s b rzin a klizanje = d ■n ■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 potrebna je tem peraturna razlika ležaja i okoline At. Sto je razlika veća, to se odvodi više topline. Pogonska tem peratura u norm alnom slučaju ne treba da prelazi r = 50 °C, a u izuzetnim slučajevima 80 °C, ukoliko se upotreb ljavaju odgovarajuća maziva postojana na povišenim tem peraturam a. Ako je t0 tem peratura okoline, onda je pogonska tem peratura ležaja t = t0 + At. Ako su ležajni tuljak ili blazinica od metala, dobiva se: porast temperature ležaja

P

A t= — R oc-

At u K PR u W W tx u

Km2

Ak u m2

A

(184)

k

povišena te m p e ra tu ra ležaja (K = Kelvin), snaga tre n ja p rem a (183), W koeficijent p rijelaza topline « 2 0 r p ri lakom stru jan ju zrak a -K • n r (n o rm alan slučaj), ra sh lad n a pov ršin a k u ćišta ležaja i vratila. P re m a iskustvu je pri rfg 100 m m : /1K« 2 5 d o 35 d - b + 15 d 2, k o d d > 100 m m : A K& 20 do 30 d ■b + 1 0 d 2 (m ale vrijednosti sam o k o d k ra tk ih kliznih ležaja do b/d = 0,8).

U ovoj jednadžbi nije uzeta u obzir toplina koju kod hidrodinamičkog podm azivanja odvodi ulje što protječe, jer je ona relativno mala. Pri većim opterećenjima ili brzinam a klizanja, na kojim a bi tem peratura ležaja mogla poprim iti nedopušteno visoke vrijednosti, m ora kroz ležaj strujati veća količina ulja (rashladno ulje) kako bi se snizile tem perature. Ponekad se hladi i vodom. Tada je ležaj okružen kom orom kroz koju cirkulira rashladna voda. Uzima se kao potreban:

215


protok rashladnog sredstva Ki u d m 3/s J A l\ u W = -

VM=

(185)

c - A t hl

p o treb a n p ro to k ra sh lad n o g sredstva, to p lin a koju treb a d a odvodi ra sh lad la d n o sredstvo. N ajčešće je to sam o onaj dio topline koji se ne odv o d i o kolnim zrakom . Ako cijelu količinu topline tren ja treb a da odvodi sam o rash lad n o sredstvo, o n d a je đ P R= P R;

J specifična to p lin a ra sh lad n o g sredstva * 1 6 8 0

r za ulje i K • dm 3

J

* 4 2 0 0 —— — -j za vod u ; K •dm 3 d rh, u K

te m p e ra tu rn a razlika u rash lad n o m sredstvu = t iZ— tu, a k o je ri2 izlazna tem p e ra tu ra, a tu u lazna tem p e ra tu ra. P rem a iskustvu uzim a se d rhl * 10 K ali ne više o d 15 K.

Ako su tuljci ležaja rađeni od umjetnog materijala, onda se toplina znatno lošije odvodi. U tom slučaju m ora se uzeti u obzir i toplinska vodljivost umjetnog materijala. Jedan dio topline odvodi se od površine klizanja radijalno kroz stijenku tuljka ležaja n ■d ■h, drugi radijalno u rukavac, a onda aksijalno kroz rukavac i vratilo. Ako put prodiranja topline čini tuljak debljine stijenke s i (ležajne) širine b (teoretski pojednostavnjena pretpostavka), onda se iz toplinske ravnoteže (dovod topline = odvodu topline) dobija snaga trenja:

sa /cb%0,5 i kz xQ,02. Ovi koeficijenti uzimaju u obzir iskustvene vrijednosti akumulacije topline. To znači da je tem peraturna razlika At razlika između tem perature površine klizanja i okolnog zraka, dočim je razlika između površine klizanja i vanjske površine tuljka, odnosno između površine klizanja dijela vratila koji se nastavlja na rukavac, znatno manja. ŽB i XL su toplinska vodljivost m aterijala tuljka i rukavca. Ako uvrstimo za F = p - d - b i time PR= p ■d ■b ■p - v [jednadžba (183)], onda gornja jednadžba preoblikovana prema At dobiva slijedeći oblik: porast temperature ležaja

p u N /m 2 = Pa v u m /s

H w ¿b u ---K m W

At —

površinski tla k prem a jed n a d žb i (177) (1 N /m m 2 = 106 Pa), b rzina klizanje = d n - n , koeficijent tren ja (tablica 79), to p lin sk a vodljivost u m jetnog m aterijala * 0 ,2 3 5 -------- , K ■m to p lin sk a vodljivost čelika * 1 9 -------- , K •m

sum hum

(186)

debljina stijenke tu ljk a o d um jetnog m aterijala, širina ležaja.

5. L e ia ji

216

Iz jednadžbe (186) proizlazi da se At smanjuje smanjivanjem debljine stjenke s i širine ležaja b. Prema tome treba obje vrijednosti držati što manjima. Poraste tem perature At može se birati koliko to bez štete dopušta umjetni materijal. Pri uvrštavanju iznosa za m ora se uzeti u obzir da koeficijent trenja s povećanjem obodne brzine raste, a smanjuje se s povećanjem opterećenja. Osim toga, treba uzeti u obzir koja je vrsta podmazivanja odabrana (podmazivanje mašću ili uljem, odnosno suhim mazivima). Vidi k tome tabli cu 79). 5.2.6. Oblikovanja upornih (aksijalnih) ležaja

Jednostavni ležaj sastoji se od dviju ploča koje klize jedna po drugoj (si. 227a). Hidrodinam ičko podmazivanje (tekuće trenje) ne može se postići jer nema uljnog klina. Ležaj može da radi samo u području mješovitog trenja. Zbog toga se može samo neznatno opteretiti, a upotrebljava se samo za podređene svrhe. U gradnji alatnih strojeva upotrebljavaju se za male aksijalne sile klizni prstenovi prema D IN 2208 do 2210 (si. 228), od kojih se dva sparuju u jedan ležaj. Jedan je opremljen provrtim a za zatike, a drugi ekscentričnim utorom za razvođenje maziva. .

/’/A '''////-

Slika 227. P rincip aksijalnih ležaja a) jed n o sta v n i p rste n asti aksijalni ležaj; b) h id ro statičk i p rste n asti aksijalni ležaj; cj h id ro statičk i prsten asti aksijalni lež aj; d) h id ro d in am ičk i p rste n asti ležaj sa segm en tim a nagibnim na svo rn jacim a; e) h id ro d in am ičk i p rste n asti ležaj sa segm entim a nagibnim n a k u g lam a ; f) h idrodinam ički prsten asti ležaj s nep o k retn im segm entim a


217

Hidrostatski ležaj (si. 227 b i c) razlikuje se od običnog samo time što sa pum pom stalno tlači ulje među klizne površine, a zatim otječe prem a van. Ako je konstrukcija ispravna ležaj radi pri pokretanju i zaustavljanju s tekućim trenjem. U takvom slučaju trošenje praktički i ne postoji. Kod hidrodinamičkog ležaja (si. 227 d i e) stvaraju se klinasti procjepi potrebni za stvaranje hidrodinamičkog pritiska. To se postiže tako da se ravna ploča giba po kružno poredanim nagibnim segmentima, koji se sami postavljaju u potreban kosi pložaj. Klinasti procjep može se dobiti i iz punog prstena zakošenjem nepokretnih segmenata (si. 227 f). Hidrodinam ički ležaj (si. 227d i e) prema Michellu naziva se i nagibni segmentni uporni ležaj, a prema slici 227 f uporni ležaj s čvrstim segmentima. Ovaj posljednji je pogodan za srednja opterećenja, te se izrađuje s klinastim površinama nagiba 1:200 do 1:500. Segmenti s oblogom od bijele kovine ili plastične mase mogu se više opteretiti. Uobičajene mjere su a = 0,38 do 0,42 /, b = 0,6 do 1,3 /. Gornji glatki uporni 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 dobro hlađenje (cirkulacija zraka, vodeno hlađenje, cirkulacija ulja s međuhlađenjem). Budući da pri malim brzi nama zbog mješovitog trenja postoji opasnost od zaribavanja, potrebno je brzo pokretanje i zaustavljanje. Dovod ulja treba da je uvijek iznutra, da ne bi došlo do odbacivanja ulja zbog centrifugalne sile, pa da ono ne dolazi do klizne površine.

5.2.7. Proračun upornih ležaja (aksijalnih ležaja)

Za sve aksijalne ležaje prema slici 227 je: srednji površinski tlak

p = F/A

(187)

p u N m m 2 površinski tla k (uobičajene vrijednosti k a o k o d nosivih ležaja, ta b lica 78, str. 212), F u N opterećenje ležaja, A u mm2 op terećen a pov ršin a ležaja = 2 - t i ■rm -b p rem a slikam a 227a i b, = 2n (rmax + rmin) b p rem a slici 227c, = z ■/ ■/ >« 0,8 • 2n ■rm ■b p rem a slikam a 227 d do f. sa : k a o brojem segm enata.

Brzina klizanja uzima se u proračunim a uvijek srednja brzina klizanja v u m /s rST u m n u s _1

v = 2 ■n ■rm ■n

srednja b rzina klizanja, srednji p ro m je r ležaja. Z a ležaj n a po g o n sk a brzina vrtnje ležaja.

(188)

slici 227c je 2rsr = r max + rmin,

Jednostavni aksijalni ležaji prema slici 227 a, koji ne rade s tekućim trenjem, proračunavaju se prem a dopuštenom površinskom tlaku na zagrija vanje. Za to služe jednadžbe (183) i (184). Tada treba staviti za d = 2 rst.

i 5. L e ža j i

218

Kod hidrostatičkih aksijalnih ležaja tlak ulja stvara se pom oću pumpe, koja m ora da dobavlja dovoljnu količinu ulja. Tlak ulja m ora da bude znatno veći od srednjeg površinskog tlaka p. N a kliznim površinama tlak ulja se smanjuje prema mjestu istjecanja. Ovdje se ne javlja prijelazna brzina vrtnje, jer ležaj za vrijeme rada pumpe, a i pri m irovanju, „pliva” , Debljina uljnog sloja h0 može se odabrati proizvoljno. Preporučljivo je da se ne uzima manja vrijednost od one prem a jednadžbi (174) na strani 209. Kod izvedbe prema slici 227b dobiva se koeficijent trenja

p ss ^ ^

—

(189)

p m ^P'ho

J ^ srv (rSIV+ rsJ

(190)

p ' h o rv + ru

Kod izvedbe prem a slici 227c je: koeficijent trenja r) u P a s a) u ra d /s p u N /m 2 = Pa h0 u m m r „ ru, rsrv, rSMu m m

dinam ički viskozitet m azivog ulja, k u tn a brzina vratila, površinski tla k p re m a jed n a d ž b i (187) (1 N /m m 2 = 106 Pa), o d a b ra n a deb ljin a uljnog sloja, polum jeri prem a slikam a 2 2 7 b i c.

Za izvedbu prem a slici 227b potreban je: volumenski protok ulja

* iF *■hf l/ulJa% ^ 6 rj-b2

(191)

Za izvedbu prem a slici 227c potreban je: F ■h3 volumenski protok ulja Tulja% - ——j -j—~ ^ *1 v^sr v

K a . u d m 3/s F u N h0 u dm ti u P a s b u m rsrv, '/¡ru u m

(192)

^sr u)

p o tre b a n volum enski p ro to k ulja, opterećenje ležaja, o d a b ra n a debljina uljnog sloja, d inam ički viskozitet m azivog ulja n a p o g onskoj tem peraturi, širina ležaja, srednji po lu m jeri p re m a slici 227c.

Snagu trenja PR, porast tem perature ležaja At i protok rashladnog sredstva K i, treba proračunati prem a jednadžbam a (183) do (185) Preporučljivo bi bilo da se za približno određivanje A K uzima d = 2rsr = rv+ ru, a za b = rv —ru. K od hidrodinamičkih aksijalnih ležaja s čvrstim segmentima (si. 2270, pod relativnom debljinom uljnog spoja

h h

(193)


219

H u m m ili p m

Slika 229. Č vrsti klinasti p rocijep hid ro d in am ičkog aksijalnog ležaja

a p so lu tn a debljina uljnog sloja, visina klina, k u t klina, duljin a klina.

Slika 230. K oeficijent uljnog sloja K u zavisnosti od relativne debljine u ljnog sloja

Prem a hidrodinamičkoj teoriji podmazivanja iznosi apsolutna debljina uljnog sloja /i0 u m m ri u P as v u m /s b um p u N /m m 2 K

/ n ■v • b h0= I K

(194)

a p so lu tn a d ebljina uljnog sloja, dinam ički viskozitet m azivog ulja n a p o g onskoj tem p eratu ri, brzina klizanja, p rem a (188). širina ležaja. površinski tla k , p rem a (187), koeficijent uljnog sloja kojim se uzim a u o b zir k a ra k te ristik a ležaja l0/b, p rem a slici 230.

Nagibni segmenti aksijalnih ležaja (si. 227 d i e) sami se postavljaju u nagib klina prema najvećoj vrijednosti koeficijenta K prem a si. 230. Ovaj u području
5. L e ža j i

220

prijelazna kutna brzina copr hp,, r\ u p u rst u

ojpr * h2pr —--------- - ------

(195)

u ra d /s p rijelazna k u tn a brzina, K pt, b vidi legendu za (194) (hpT k a o h0 , K pr k a o K), P as dinam ički viskozitet m azivog ulja, u d a to m slučaju u hlad n o m stanju, N /m m 2 površinski pritisak , p rem a (187), m srednji p ro m je r ležaja.

Za izbor prijelazne brzine vrtnje npr=a)pr/2n vrijedi kao što je rečeno u 5.2.5. strana 209, pri čemu treba staviti za d = 2 ri.r. Pri /o/b = 0,7 do 1,3 i ep = 0,6 do 1 iznosi koeficijent trenja

tj * V

/— -

V

(196)

P ' b

t], v, b vidi legendu uz je d n a žb u (194), p u N /m 2 = P a površinski pritisak, p rem a jed n a d ž b i (187) (1 N /m m 2 = IO6 Pa).

Za održavanje tekućeg trenja potreban je volumenski protok ulja Valja u d m 3/s z b u dm v u d m /s h0 u dm

Knja = 0,7 z - b ■v h0

(197)

p o treb a n volum enski p ro to k ulja, broj segm enata, širina ležaja, brzina klizanja, p rem a (188), a p so lu tn a debljina uljnog sloja, p rem a (194).

Za snagu trenja P R, porast tem perature ležaja At i protok rashladnog sredstva VM, vrijedi ono 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 tome manje zagrijavaju i rade s manjim gubicima energije. Nadalje rade s manjim zračnostima, prem a tome i točnije (važno za električne i alatne strojeve). Treba im malo prostora, nije nužan nadzor, maziva trebaju malo, a nije im potrebno nikakvo uhodavanje. Njihova internacionalna standardizacija jam či njihovu izmjenljivost. Kao nedostatak valja navest veću osjetljivost na udarna opterećenja, te bučniji rad u odnosu na klizne ležaje. Općenito su skuplji od kliznih ležaja, te zahtijevaju da se provrt kućišta i rukavci izrađuju u uskim grani-

221

5.3. Valjni ležaji

čama tolerancija. M ontaža i demontaža jednodjelnih valjnih ležaja je teža nego dijeljenih kliznih ležaja. Prema smjeru djelovanja sila razlikujemo radijalne ležaje, aksijalne ležaje i utorne kuglične radijalne ležaje za radijalno i aksijalno opterećenje (si. 231). Kod radijalnih ležaja valjčići se gibaju između prstenova, dok kod aksijalnih između dva koluta.

Slika 231. Valjni ležaji za različite sm jerove o p terećenja (prikaz p rem a SK F -R IV , Schw einfurt F ra n k fu rt) a) cilindrično-valjkasti ležaj za ra d ijaln o opterećenje; b) aksijalni kuglični ležaj za aksijalno o pterećenje; c) rad ijaln i kuglični ležaj za rad ijaln o i aksijalna opterećenja

Slika 232. O blici valjnih tjelešaca a) k u g la ; b) v a lja k ; c) sto ž a c ; d) b a čv ica; e) igla

Slika 233. K avezi valjnih ležaja a) lim eni kavez za k u g le ; b) m asivni kavez za valjčiće

Valjni ležaji sastoje se od prstenova ili ploča, valjnih tjelešaca, koja mogu biti kuglastog, cilindričnog, stožastog ili bačvastog oblika (si. 232), a najčešće još nalazimo i kavez. Kavez sprječava međusobni dodir valjnih tjelešaca (si. 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 kromom. 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. L e ža j i

222

Vanjske dimenzije valjnih ležaja standardizirane su prem a internacionalnim planovima mjera, a njemački prem a D IN 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, odnosno redova visina 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 (si. 234). U svakom redu promjera dodijeljen je jednom provrtu određeni vanjski promjer. Svakom redu promjera dodijeljeno je nekoliko redova širina (kod radijalnih ležaja), odnosno redova visina (kod aksijalnih ležaja), pri čemu u odnosu na istu visinu presjeka ima red 7 najmanju, a red 6 najveću širinu. N a primjer, red mjera 13 znači da je ležaj dimenzioniran prema redu širina 1 i redu prom jera 3. I

red širine odnosno visine

l

ii £ J

____£_ red mjero

£

l Slika 234. R ed m jera valjnih ležaja, koji se sastoje o d reda širine, o d n o sn o visine, i reda p rom jera

Prem a D IN 623 (za sada u pripremi) (JUS M.C3.506) valjni ležaji nose posebne oznake, tako da su ležaji s istim oznakam a izmjenljivi. Te oznake su: 1. Predznak K (kavez s valjnim tjelešcima), L (slobodan ležajni prsten), R (ležajni prsten kao unutarnji ili vanjski prsten s valjkastim ili igličastim vijencem). Ovaj znak ne dolazi u obzir za potporne ležaje, već samo za dijelove ležaja (za nepotpune ležaje). B -2 0

B-23

B - ¿3

H -2 8

I NU 308 Ta* 51309 6210 T 22 10 1 1 T T J 1 1 ITT TW 1 1 a> i.S 'p i e*> ■§ p ■§ p T 5 .«■i. 5.1 f •a.'« O, g-TS °> sT p® 1 2 -g "S ££ t g. tj £ Slika 235. P rim jeri obilježavanja valjnih ležaja

2. Bazično obilježje sastavljeno je od oznaka za red ležaja i od oznaka za provrt ležaja u kodiranom obliku (si. 235). O znaka 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. 3. Dopunska oznaka stavlja se kod ležaja koji odstupaju od normalne izvedbe, te daje podatke o odstupanjima. Dopunska oznaka se sastoji od slova, a u nekim slučajevima i od daljnjih brojeva. Time se označavaju: unutarnja

223

5.3. Voljni ležaji

konstrukcija, vanjske mjere, vanjski oblik, brtvenje, izvedba kaveza, konstruk cija kaveza, tolerancije, zračnost ležaja. Primjerice, P5 označava razred tole rancija P5 prema D IN 620 (ili JUS M.C3.752 —758), C2 radijalnu zračnost ležaja koja je m anja od normalne, SI pogonske tem perature do 200 °C. m

NJ

NUP

NU+HJ

N J*H 1

N

Isporučive izvedbe, mjere i podaci o nosivosti nalaze se u katalozima proizvođača. Ovdje nije moguće dati podatke o svim izvedbama i mjerama. Dopuštene tolerancije ugradbenih mjera i točnost vrtnje valjnih ležaja dane su u D IN 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. N a taj način se radijalna zračnost smanjuje. O na se ni u kojem slučaju ne smije smanjiti na nulu. Norm alni ležaji tako su izrađeni da kod uobičajenih dosjeda preostaje još dovoljna pogonska zračnost. Ako pogonski ili tem peraturni uvjeti zatijevaju čvrst dosjed, m ora se odabrati ležaj s odgovarajućom većom radijalnom zračnošću. Ako se zahtijeva veća točnost vođenja, odabiru se ležaji s manjom radijalnom zračnošću. Ležaji mogu 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 (si. 237 b do e). Prve sprječavaju oštećenje valjnog sustava stranim tijelima, a druge izlaz maziva iz ležaja. Time se ušteđuje brtvenje na drugim mjestima.

H 3/

a

u

ni

e)

5

Slika 237. Izvedbe kugličnih ležaja, D IN 625 (IU S M.C3.601) a) n o rm aln a izvedba; b) s jed n o m zaštitn o m p lo čo m ; cj sa dvije zaštitne ploče; cl) s je d n o m brtv en o m p ločom ; e) sa dvije brtv en e ploče; f ) s p rstenastim u to ro m ; g) s p rsten astim u to ro m i u sk o čn ik o m ; h) s p rsten astim u to ro m , uskočnikom i jed n o m zaštitnom pločom

224

5. L ežaji

Zbog mogućnosti jednostavnijeg aksijelnog učvršćivanja vanjskih prstena mogu se nabaviti ležaji s prstenastim utorim a (si. 237f do h). Kao posebnu konstrukciju treba spomenuti ležaj sa četiri oslonca (si. 238), koji mogu prihvatiti sile u četiri točke. Time su ovi ležaji veoma stabilni. Njihov unutarnji prsten je dvodjelan. N a taj se način može um etnuti m nogo kuglica, koje zajedno s visokim naslo nima prstena ležaja omogućuju vrlo veliku nosivost.

Slika 238. Ležaj sa četiri oslonca i dvodjelnim u n u tarn jim prsten o m , D IN 628 (JU S M.C3.611) (kut pritiska a = 35°)

5.3.2. Pravila ugradnje, mogućnosti opterećenja

Za učvršćivanje osovina i vratila u uzdužnom smjeru predviđa se najčešće čvrst ležaj. Zbog tolerancija i toplinskog rastezanja nisu moguća dva čvrsta ležaja, jer bi se valjna tjelešca previše tlačila na bokove valjnih staza (si. 239 a),

opruga

Slika 239. O blikovanje čvrstih i slo b o d n ih ležaja (F čvrsti ležaj; L slob o d n i ležaj). a) d v a kuglič (loše zbog m ogućnosti zaglavljenja!); b) slobodni ležaj s m ogućnošću aksijalnog p o m ak a u p ro v rtu kućišta ležaja; c) slob o d n i ležaj s m ogućnošću a k sijal nog p o m a k a na v ra tilu ; d) cilindrično-valjkasti ležaj o b lik o v a n k a o slobodni le ž a j; e) igličasti ležaj o b lik o v a n k a o slobodni le ž a j; f ) dva slo b o d n a ležaja s aksijaln o m zračnošću u p ro v rtu k u ć išta ; g) dva slo b o d n a ležaja opterećena o p ru g am a

5.3. Valjni ležaji

225

tako da bi za kratko vrijeme došlo do zagrijavanja i oštećenja. Treba zato predvidjeti mogućnost dilatiranja! Čvrsti ležaj može, osim radijalnih sila, preuzeti i aksijalne sile u jednom , ili u oba smjera. Slobodni ležaji omogućuju aksijalno pomicanje. Kod čvrstog ležaja učvršćuju se unutarnji i vanjski prsten, a kod slobodnog samo jedan prsten (si. 239 b i c). K od cilindrično-valjkastih ležaja N i N U i igličastih ležaja prsteni su m eđusobno aksijalno pokretljivi. Zato se, kao kod slobodnih ležaja, pričvršćuju oba prstena (si. 239 d i e). Ako je za osovinu ili vratilo dopuštena m ala aksijalna zračnost, mogu se ugraditi i dva slobodna ležaja. Njihova aksijalna zračnost ograničava se pom oću graničnika u kućištu (si. 239f). Aksijalna zračnost može se odstraniti i pom oću elastičnih opruga, koje ležaje drže stalno pod malim opterećenjem (si. 239 g).

Slika 240. Prim jeri o b lik o v a n ja čvrstih ležaja a) s kugličnim ležajem , D IN 625 (JU S M .C3.601); b) sa dva kuglična ležaja s kosim d o d iro m , D IN 628 (JU S M .C3.611); c) s cilindrično-valjkastim ležajem , D IN 5412 (JU S M .C3.631); d) sa sam oudesivim bačvastim ležajem , D IN 635 (JU S M.C3.715)

Učvršćenje prstenova u oba aksijalna smjera vrši se ojačanjem, stupnje vanjem, uskočnicima, poklopcima, m aticam a itd. M ogućnosti oblikovanja čvrstih i slobodnih ležaja pokazuju slike 240 i 241. Svorne ljuske s maticom, s utorim a i sigurnosni prstenovi, standardizirani su u D IN 5415 (JUS M.C3.530).

Slika 241. Prim jeri o b lik o v a n ja slo b o d n ih ležaja a) s kugličnim ležajem , D IN 625 (JU S M .C3.601); b ) sa dva kuglična ležaja s kosim d o d iro m , D IN 628 (JU S M .C3.611); cj sa cilindrično-valjkastim ležajem , D IN 5412 (JU S M .C3.631); d) sa sam oudesivim kugličnim ležajem n a n ateznoj ljusci, D IN 630 (JU S M .C3.541) i 5415 (JU S M .C3.530)

Daljinu mogućnost aksijalnog učvršćenja unutarnjih prstena pokazuje slika 242, a učvršćenje vanjskog prstena slika 243. 15 Elementi strojeva

5. L e ža j i

226

Slika 242. P rim jeri aksijalnog učvršćenja u n u ta rn jih p rste n a valjnih ležaja a) s p ostavnim p rste n o m ; h) s odsto jn im prsten o m , sigurnosnim prstenom ili uskočn ik o m ; c) s d v o stru k o m m atico m ; cl) s o d sto jn o m cijevi

Slika 243. P rim jeri aksijalnog učvršćenja vanjskih p rste n a valjnih ležaja a) slob o d n i ležaj s uskočnikom i po k lo p cem ; b) slob o d n i ležaj sa dva p o k lo p ca ; c) čvrsti ležaj s uskočnikom i po k lo p cem ; J) s usk o čn ik o m i dvodjelnim kućištem

Površine nalijeganja, ojačanja vratila, vijenci, tuljci i slično m oraju biti okom iti na os vrtnje! Samopodesivi radijalni kuglični ležaji osjetljivi su na aksijalna opterećenja i zato se ne smiju upotrebljavati kao aksijalno visoko opterećeni čvrsti ležaji. Ako se osi obaju provrta kućišta za uležištenje vratila ne poklapaju, tada treba ugraditi samopodesive radijalne kuglične ili bačvaste ležaje (si. 244), koji sprečavaju zaglavljivanje.

Slika 244. U ležištenje v ra tila o b lik o v an o g k a o d ržač noževa blanjalice po m o ću d v o re d n o g sam oudesivog kugličnog ležaja, D IN 630 (JU S M .C3.541) (po Kugelfischeru)

Prsteni m oraju radijalno čvrsto dosjedati uz površine nalijeganja, kako bi se u potpunosti mogla iskoristiti nosivost ležaja. To se postiže čvrstim dosjedom koji prstenove podupire, tj. ukrućuje ih. Potrebni prijeklop zavisi od visine pogonskog i udarnog opterećenja. Za približnu procjenu pogonske zračnosti može se uzeti da prijeklop vratila proširuje unutarnji prsten za 70% veličine prijeklopa, a prijeklop vanjskog prstena steže ga za 50 % veličine njegova prijeklopa. Ako se oba prijeklopa odbiju od zračnosti kojom se ležaj nabavlja,

5.3. Valjni ležaji

227

tada, uzimajući u obzir toplinska rastezanja, m ora da preostane još potrebna pogonska zračnost. Čvrsti dosjed obaju prstena često nije moguć zbog montaže i demontaže. Prem 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, ako prsten rotira, a sila (opterećenje) miruje, ili ako prsten miruje, a rotira sila (opterećenje). 2. Točkasto opterećenje, ako prsten i sila (opterećenje) miruju ili ako sila (opterećenje) sinhrono rotira s prstenom. 3. Njihajuće opterećenje, ako se prsten njiše, a sila opterećenja miruje ili prsten miruje, a njiše se sila opterećenja. Kod obodnog ili njihajućeg opterećenja neophodno je potreban čvrst dosjed prstena, dok kod točkastog opterećenja može imati manje čvrst dosjed, jer mu sila ne daje povod za pomicanje. Uobičajene dosjede za vratila i provrte kućišta prem a D IN 5425 (JUS M.C3.752 —758) vidi u tablici 80.

S lika 245. U g ra d n ja igličastih ležaja s vanjskim i u n u tarn jim prstenom u) k a o slob o d n i ležaj u građen u vretenu za u n u ta rn je brušenje; b) dva slo b o d n a ležaja s čeonom ivicom radi bočnog vođenja u p o tp o rn o m 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 otora, vratila električnih naprava, glavine elektrom agnetskih spojki, zupčanike u alatnim strojevima, remenice i tome slično. Ugradbene primjere pokazuje slika 245. Za bočno vođenje izrađuju se igličasti ležaji s rubom (si. 245 b). Igličasti ležaji izrađuju se sa unutarnjim prstenom ili bez njega. U drugom slučaju iglice se gibaju neposredno po kaljenom, brušenom i poliranom rukavcu i time im je potreban još manji prostor (si. 246 a i b). I stijenka provrta kućišta može služiti kao ploha po kojoj se mogu kotrljati iglice. U tom slučaju iglice ne dobivaju ni unutarnji ni vanjski prsten (si. 246c). Igličasti ležaji mogu se uglavnom uspore diti sa cilindrično-valjkastim ležajima NU i ne mogu preuzeti aksijalne sile. Razvijene su, međutim, i konstrukcije s dijelovima kugličnih ležaja (si. 246 d) koje mogu preuzeti aksijalne sile. 15'

228

d)

Slika 246. Igličasti ležaj bez u n u tarn jeg prste n a i u kom binaciji s aksijalnim kugličnim ležajem a) s vanjskim p rste n o m ; b) s ljuskom za igle; c) sam o s vijencem za igle; d) igličasti ležaj u kom binaciji s aksijalnim kugličnim ležajem , u građen u okretn o j bušenoj čahuri

5. L ežaji

5.3. Valjni leia ji

229

l i l i

Q “3b.—M

8 8 — fN

o —.>90

140 200

lls ll's

8S

o *8 o

O aO.'V o

D.T3

88

8? 1 =

'S’ 2 II 88

88

B’l *a

l-E

■8 S

ts 8

§ aa ¡B-

i& í Í'5

e-aM) Bs {j 3I 8 8 -8 I a £S ä§•

al;

Jill 3 B

a

■ffl I lc/i |SrI |2 i s » u S

i 2 •8 ¿3 1

. 5 2wí r * ' » 0

—

s £S

Hl-

«

*-* «

Q. > i

2 *0 ’S.’

sil

! 73$ f '

S -s

Io £

B

£

ÓÍ*

52 •? a

Si =9

5. L ežaji

230

Aksijalni ležaji ne omogućuju radijalno vođenje! Jednu ploču treba centri rati u kućištu, a drugu na rukavcu. Aksijalni kuglični i aksijalni igličasti ležaji osjetljivi su na pom ak osi ležaja (si. 247a). Kod kutnog pom aka osi pogodne su kuglaste pločice (si. 247 d) ili samopodesivi aksijalni bačvasti ležaji (si. 247 e). Ovi posljednji mogu prim iti i znatnije radijalne sile. Pri naizmjeničnom djelova nju upotrebljava se dvosmjerni aksijalni kuglični ležaj D IN 715 (JUS M.C3.701 i 705) sa tri ploče.

a) loša u g ra d n ja aksijalnog kugličnog ležaja b) isp rav n a u g ra d n ja aksijalnog kugličnog ležaja, D IN 711; c) aksijalni igličasti ležaj; đ) aksijalni kuglični ležaj s k uglastom pločicom , D IN 711; e) aksijalni sam opodesivi bačvasti ležaj

Slika 248. U ležištenje s m ogućnošću pod ešav an ja zračnosti a) stožasto-valjkasti ležaj; b) kuglični ležaj s naslo n o m

Slika 249. K ućište d v ođjelnog stojećeg ležaja za valjne ležaje sa sto žastim p ro v rto m , i natezne ljuske prem a D IN 736 i 737 (JU S M .C3.542) (za valjne ležaje s cilindričnim p ro v rto m vidi D IN 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 ogu se rastaviti, te posebno ugraditi unutarnji i vanjski prsten. To je korisno naročito pri serijskoj montaži. U prednosti su i kao ležaji koji se mogu aksijalno i radijalno opteretiti. U potrebljavaju se za uležištenje kotača kod vozila i vretena alatnih strojeva. Valjni ležaji ugrađuju se i u jednodjelna i dvodjelna stojeća ili prirubna kućišta ležaja, i to bilo kao čvrsti, bilo kao slobodni ležaji (si. 249).

5.3.3. Nosivost i vijek trajanja K ako sa slike 231, strana 221, proizlazi, ležaji moraju prema načinu ugradnje i konstrukciji preuzeti radijalne sile Ft , aksijalne sile Fa ili obije istodobno. U posljednjem slučaju govori se o kombiniranom opterećenju. Prigo dom proračunavanja pretpostavljam o da je kom binirano opterećenje zamije njeno kod radijalnih ležaja ekvivalentnom (jednakovrijednom) radijalnom si lom F, a kod aksijalnih ležaja ekvivalentnom aksijalnom silom F. Kad bi ova sila djelovala samostalno, onda bi pri dinamičkom opterećenju (okretno gibanje) izazivala isti zam or materijala pri statičkom opterećenju (mirovanje) istu deformaciju, kao kad bi radijalno i aksijalno opterećenje djelovalo zajedno. To se, naravno, odnosi samo na ležaje koji su na temelju oblika izvedbe ugrađeni kao čvrsti, i u stanju su da prim aju radijalne i aksijalne sile. Proračun nosivosti za valjne ležaje je standardiziran po D IN 622 (za sada u pripremi) (JUS M.C3.825 —860). Prema tom standardu podrazumijeva se da je dinamička nosivost (vijek trajanja) nekog ležaja onaj broj okretaja ili broj pogonskih sati, koje ležaj može da izdrži bez znakova zam ora materijala na prstenovima, pločam a ili vaijnim tjelešcima. Zam or materijala počinje s malim pukotinam a, koje kasnije prelaze u rupičavost. D a bi se mogao 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). Dinamička nosivost je dinamičko ekvivalentno opterećenje pri kojem 90% svih ležaja daje nom inalan vijek trajanja od 106 okretaja. Ako je ekvivalentno pogonsko opterećenje F manje od dinamičke nosivosti C, onda je vijek trajanja odgovara juće veći od 106 okretaja, naim e: L — \0b (CiF)x pri ,\-> l. Kod norm alnih ležaja s pogonskom tem peraturom preko 120 °C javlja se prom jena strukture koja deformira ležaj. D a bi se to spriječilo, podvrgavaju se tako opterećeni ležaji posebnom postupku stabilizacije. To dovodi do smanjivanja dinamičke nosivosti. U tom slučaju izračunava se dinamička nosivost uvođenjem faktora tvrdoće f H: dinamička nosivost (nominalni vijek trajanja) (198)

5. Ležaji

232

L u okr. n o m in aln i vijek trajan ja , /H fa k to r tvrdoće n a pogonskoj tem p e ra tu ri i Š 150°C ' 200 °C 250 °C 300 °C / H= l 0,9 0,75 0,6 C u k N d in am ičk a nosivost n o rm aln o g ležaja (vidi tablice 81 d o 83), F u k N d in am ičk o ekvivalentno opterećenje p re m a jed n a d ž b i (199), o d n o sn o slije dećim podacim a, x e k sp o n en t vijeka tra ja n ja = 3 za sve kuglične ležaje (točkast dodir), = 10/3 za sve valjkaste, igličaste, sto žaste i b ačvaste ležaje (linijski dodir),

Dinamičko ekvivalentno opterećen

F —X ■F t + Y ■F a

(199)

F u kN

zam išljeno djelovanje p ojedinačne sile koje izaziva je d n a k o veliko o p tere ćenje k a o k a d djeluju ra d ijaln a i a k sijaln a sila zajedno, F r u k N ra d ijaln o opterećenje, F a u k N a k sijaln o opterećenje; k o d kugličnih ležaja s kosim d o d iro m ili stožastih ležaja tre b a uvrštav ati F a p rem a slijedećim podacim a, X rad ijaln i fa k to r prem a D IN 622 (JU S M .C3.825 —860), za kuglične ležaje D IN 625 (JU S M .C 3.601) vidi tab licu 84. Y aksijalni fa k to r D IN 622 (JU S M .C3.825 —860), za kuglične ležaje D IN (JU S M .C3.601) vidi tab licu 84.

K od igličastih ležaja D IN 617 (ISO 3030 i 3096) i cilindrično-valjkastih ležaja D IN 5412 (JUS M.C3.631) je F = F r, jer ovi ležaji ne mogu prihvatiti, ili mogu prihvatiti samo neznatne aksijalne sile. Za aksijalne kuglične ležaje D IN 711 je F = F a, jer ovi ležaji ne mogu prihvatiti radijalne sile.

A

B

B

A

Slika 250. Iznalaženje efektivne aksijalne sile F a k o d d v aju kugličnih ležaja s kosim d o d iro m (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 prema slici 250 da su produžene spojne linije dodirnih točaka valjnih tjelešaca (to su one točke preko kojih se vrši prijenos sile između valjnih tjelešaca i prstenova) produžene do osi vratila. Time se na presjecištu određuje položaj radijalnih reakcionih sila F rA i F rB, izazvanih opterećenjem vratila. Uvrštavanjem ovih sila u jednadžbu (199) može se izračunati aksijalna sila F a, ako je F x pogonska aksijalna sila vratila, koju m ora da prihvati jedan od dva ležaja:

\

233

5.3. Valjni ležaji

O 'O o _ OJ v , v , O O O O ^ i« « ’ tft » w o K ? O e V * « - O O N «

©OOVSOOOOOOO

U ?

Tablica 81. Dimenzije za kuglične ležaje DIN 625 (JUS M.C3.60I) i nosivost prema DIN 622 (JUS M.C3.825 —860); vidi i si. 235 na str. 222

N r-n oc o 5o © o o— o o o o ’o o o o o i ,©r*}C'lf«-i\o^’ ’'© 'C © © v ^ v > © © © © v > © v i >a r-' o f' ri O / n*oe m’ r»i ri m vi —rN

t?Z

n

o ?

ro «O »c r>‘ oe

vj -O ©. ©r v> v i © © © © vi © ©„ ©,

o r i « r i c - - oe 'O » f n * - m o « >©n o>i " O « © O ' _„ _ M( NM- Ti t t U' i \ i r v o 6 0o o \ 0 \ 0 —in m i « oc o •

■c

O -v O O C C O O OO C O©O— ^ ^NO O©O0CO©OCN ii r ' r i r ' f s i N f N C _ _ _
rs ©v>*3- ro —© r— r © ©^© v> v> v>© v> v>© © © © v^ " r*%t+ i r t

'tS

r-* © fo © oo ©-■ vT oo* ^—oo -•-■ -*■ —— *’- v—-i ^■- — —— -- _© _— _cs_
© ■'fr —V> © © CO® O0VlV>©Vi©©©C>V>©© V> v T © r-” © ' — v T c
oc o i r~ v T
v> cn © oc **i o© - 'Vv ii n n — —— — —

'O

<5 'G

■- (NM fS M (N (

oj

i m *+•>r*>

- - ' M r i ^ i ^ ' O o O »— - (— N— r '— r '— » ifO '>' v> 0© s i 's C r *N if^ ^ ^Q^ M < tN v >- v( ts« o- r«îono '©C © — t<*■ r- 0© vi ®i “ . t

r i

Tt

>y-> v» ^ ®°, ®, " 'l ^

^

®. ^

^

©f © , ‘'l ® , ^

VI Ifl o

0„ «

O O VI

r~»’ ©- - c- i - - v> i ©m * —wr~ t t ^v vf r-* \© w oe ^rs vv©i > £so . n ©N N —mr^m ) \r-*C vo' Cr* \ »v ?x r*T9 v> > O

'--N M N N N N N M rS M fO m m m 'i'

I

>o a o f Svi i s r ~vj f Na ov( 0©v»o©v»vt ©©vi o©©©©©vi ©©©©© — — —— — — —— —— —f S M M N N N N f l

N « - ^ O - C ri n /, t O n m « « o O vi ift o Of ©, O O « ©f

N

UZ

f i f* if» {

>0

K

00

5> O (N r t v i » 9>r W — — — — — —

Ov — f »1 M * W » M * o " rs >o

00 ^ —

r * >c

OV —>O0C’C ' » Mi A« > O' O ^ 9 e OOV > i n i Ai OO©O OOO O

csv»isr-v>fMooviO©v>o©viw^©©v»©©oo©©vi©©©©© ' c e o —N T « 0 0 i ' —— —— _ N — r ^ ^ i f i f l i t— - NNNlNniNNr,

i*lfn^^Ti>0«r'0CiSO'O

© < N v i r ' ' © v i © v ) ©V>©V>©V>©Vt ©viov> ©V>©V>©V>©©©©©©©©©©

' IN (N n

BJJAOjd tojbuzo

^ ^ ? ) V i ® v c i v- r ' o e o e 5 o - o © —

S5g8 S S I£ 882: S

2

!SStSSSsaSaaSiSSSS?

5. L eža j i

234

r'JV>v"»©‘ n ©i © h O N ' 5 o ^ o o * f t i i ,A ’i N©r©' »©a©o © h© ®© n© 'i ' f A ' O ' f i O C O M n VI f © © ©„ ©^

’t oCf S' AO'OMO' £) 0' Ca ' n-iOf lO©vil/^,lO O îV-fr' f l vCCCONn' OCXQ‘ N ^ i Tî0—

S ©©©©©©©©© r-oe^© — — — — — ©©©©©9©©©© — — — — — — N - N Nvi r( S oc N r© t

«'I

C ^ © © ^ m © © fN « riv% © w ~ . m © W i © © © © © © © © © in c m _- _'•i*/’»© o tei iANr '«r m — f S— ( vr-i j (rS r_i ri n©r ^©^ » ^T ^ OQ' CCni(Q N« ^ r' 'C^

© © , ©, ©^ W*> © Vi f S r n ^ w % © t ~ " 0 > ^— © — — .— — — — — rN r-i fN rM <^> m r i f*-. ^ ' i

OO r'"*V f'1"f'l

Tablica

82. Dimenzije aksijalnih kugličnih ležaja DIN 711 i nosivost prema DIN 622 (JUS M.C3.825 —860); vidi i si. 235 na str. 223

o ?

»OC »O^

»£>'C>C» >0O C O ^ ^ QO Q

* — l ' f0 ^©^ ' ’fT ' ,iT C " iĆOo © li ) C - , rTf»C95 s N ( N—n^^^W T t' iOr i‘^n M v oO^ W r'O c xr 5' ^Cl^^ O —

ftO>riînQOi«OO©/tQO©©OOS Sv08c ^0 9o ic n^ /_©t i_-----_ _ _ — — - - - . « N N N N M N r n m M

l?z

© rr\ © © V)_ V i © © V) ©^ V | t i « O M* © ’ o ’ W V < V I - N h »O f ' i « O O O T i W O O O © ^ Q O O © C O C © - © m T r v > © ' © r " r - ~ ^ i O '_©_^ v_ i © i f *s ' >N^ M _ _ r -Mr

0 2

_ — _ — -

e-f

^ » ( N ^ © r ' f Ns©©r^. N M Wr,~W^ O O^C i o cs«, ^ ^ "i C v>©r S O ©-©. © i©_ n >N O ^C 'Of t©r O Q ^Q«©xOn Q QC
4S i s

© © CNCf' l^' COCO —fN rn —’r O O O C ' C C N \ O O
X

tj-

v> r - ©^ ve © v^ © © © © v>^ v> v | — r - j' r ! >c’ - a -' (N 3C - 'O - ' w N (N \C r . ^ n © ir i © n / i i/ i C © C O C T i © o O Q c _ _ _ — < N < N r * i r n v i V i © r - ^ . © ' ©_ — v> oo _ m v> _ Tc*.i inr * ' ini V ii © oc © \ ao o t— N < m,N f*i t> *’0/ i »«*‘> _ _~ r * v» — o

00 © *^1 © 50 ^ C > £ M ■£ t } - O ^ O *

• o o M a v - ’t t « ' . -

i/ 'i V i v , © v , © O V i V i © O © - M f ' N N r i ^ i r > C ' C r ' o e 5 ' - > f n v i * i i n ^ r ' ' O O Q ' » ' . 2 2 ®

_ _ _ _ _ _ _

c-l M «*; <*i f^.

•c

x

*1

f^. w Tt Tj-ir» © ' © • © ©

l) O^ 3 C Vii^^' < i i r tr © e © 5 ,^ M ,' ' Q 0 3 C O C C*C5 © C 3 ^C i ÔiCv «o1.eOir. S &O ' 5To-—M — —iT, _ _ _A _ _' o e—5 fci f— i n r7j , ^ t ! 3^

.* §

5S

O o.

2C !^^SiiSS$9R i!SSePgSSS2Sg|g|5§g8g||Sg|||

85g8!SS£SS2=2 22SSE58aSSSI?SS*Si??a*IJ8P

235

5.3. Valjni leia ji

Za ležaj A, ako je

F rA

^FrB

.,. , Ft A F r B . „ ^ ^ ( F rA F rB ili ako je ^ > ^ p - » J \ > 0 ,5 -^ ----- y - ) je:

F. = F X+ 0 ,5 ^ 5 . Za ležaj B je u oba slučaja F a= 0

Za ležaj B, ako je

» F ^ 0-5 M\

MJ

je: \

'A

Ml /

p p = v/»*7 05— - Fx ^ rA Za ležaj A je u tom slučaju F a = 0. * a

FAje aksijalni faktor za ležaj .4, YB za ležaj B, kada je FJFt > e (vidi D IN 622 ili katalog valjnih ležaja). Vijek trajanja izražen brojem pogonskih sati dobiva se iz dinamičke nosivosti izražene brojem okretaja iz slijedeće jednadžbe: nominalni vijek trajanja

L h= ---- —------ h

(200)

—r-~zrr 60 min Tablica 83. Dimenzije igličastih ležaja D IN 617 (ISO 3030 i 3036) i nosivost prem a D IN 622 (JUS M .C3.825-860) i INA-igličasti leiaji (vidi si. 232e i 245)

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 U 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28

10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140

c

Đ mm

B mm

kN

22 24 28 30 37 42 47 55 62 68 72 80 85 90 100 105 110 120 125 130 140 150 165 180 190

13 13 13 13 17 17 17 20 22 22 22 25 25 25 30 30 30 35 35 35 40 40 45 50 50

7,35 8,15 9,3 9,5 17,3 19,6 20,8 27,0 36,0 38,0 40.5 50,0 52,0 53,0 72,0 73,5 76.5 95.0 98,0 100 112 116 150 175 180

C0 kN 5,4 6,3 7,65 8,15 13,7 16,6 18,6 26,5 36,5 39,5 42,5 53.0 57,0 59,0 83,0 86,5 91,5 122 129 134 144 154 210 243 260

Serija ležaja NA 69 Đ mm

B mm

C0 kN

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

..

Serija ležaja NA 48 Oznaka provrta

Oznaka provrta

Serija ležaja NA 49 d mm

d mm

22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

c

D mm

B mm

kN

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 ¡00

73,5 112 76,5 122 91,5 156 95,0 162 116 196 120 208 15o 255 156 270 176 325 180 340 190 375 265 550 280 590 355 650 480 910 490 950 500 990 510 1020 830 1510

C0 kN

236

5. L eža j i u h

nom inalni vijek trajan ja ležaja (uobičajene vrijednosti vijeka trajan ja vidi u tablici 85), vijek tra ja n ja prem a (198), p o g o n sk a b rzin a vrtn je ležaja.

L o k re ta ja n u m in -1

Ovaj nominalni vijek trajanja je posve računska veličina. Vijek trajanja upotrebe ležaja može se znatno razlikovati od spomenute računske veličine. Ako se, naime, za cijelo vrijeme rada pojavljuju kolebanja opterećenja, tj. da je ležaj povremeno manje opterećen (na primjer kod dizala), onda je vijek trajanja upotrebe ležaja razmjerno duži. Ako ležaj ne radi neprekidno, nego s preki dima, njegov se vijek trajanja upotrebe također povećava. Nečistoće dospjele u ležaj, manjkavosti podmazivanja ili djelovanje korozije zbog kondenziranja vode, mogu dovesti do prijevremenog trošenja i time do povećanja pogonske zračnosti. Time se povećava šumnost ležaja, snizuje točnost vođenja i smanjuje vijek upotrebe. Statička nosivost je ono statičko opterećenje koje na valjnom tjelešcu u dodiru s valjnom stazom izaziva na mjestu dodira trajnu deformaciju, koja još ne smanjuje funkciju ležaja. Praksa je pokazala da ova sila kao statička nosivost C 0 ležaja smije biti tako velika da deformacija valjnog tijela dostigne veličinu od 1/10000 promjera. Ako se ležaj nakon statičkog opterećenja, Tablica 84. Radijalni faktor X i aksijalni faktor Y prema DIN 622 (JUS M.C3.825 —860) za radijalne kuglične ležaje prema D IN 625 (JUS M.C3.601) F.!C0

0,014

0,028

0,056

0,084

0,11

0,17

0,28

0,42

0,56

e

0,19

0,22

0,26

0,28

0,30

0,34

0,38

0.42

0,44

2,3

1,99

1,71

.,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

Kod F^Ft > je Y=

K od FJFt > e je * = 0 ,5 6 . Kod F j F ^ e je X = 1 i Y= 0.

Tablica 85. Uobičajena trajnost valjnih ležaja ............... ...

Nazivno trajanje u satima

Pogon

Električni aparati za domaćinstvo . . . . Mali ventilatori ........................................ Mali elektrom otori do 4 kW ............... Elektromotori srednje snage .............. Veliki stacionarni elektrom otori.......... Električni strojevi u opskrbnim pogonima Mali motocikli ....................................... Jači motocikli, putnički automobili .. Teški putnički automobili, laka teretna Teška teretna vozila, autobusi ........... Osovinski ležaji za: transportna v o z ila ............................... tramvaje ................................................ putničke v ag o n e................................... teretne vagone........................................ lokomotive ............................................ Prijenosnici motornih ča m a c a ............... Aksijalni ležaji brodskih propelera

1000 2000 8000 10000 20000 50000 600 1000

. . 2000 . . 4000 . . 10000 ..1 5 0 0 0 . . 30000 i više .. 1200 . . 2000

1500 . . 2500 2000 . . 5000 5000 20000 . . .25000 25000 35000 20000 . . . 40000 3000 . . 5000 15000 . .25000

Pogon

Ležaji brodskih vratila ........................... Za brodske prijenosnike........................... Poljoprivredni strojevi............................... M ala dizala ................................................ Univerzalni p rije n o sn ic i........................... Prijenosnici alatnih strojeva ................... Pomoćni strojevi u proizvodnji............... Mali valjački stanovi ...............................

Pila jarm ača (gater).................................... O klopni uređaji u ru d a rs tv u ................... Ventilatori za ru d a rs tv o ........................... Bubanj za uže izvoznog stroja u rudar stvu ............................................................ Strojevi za papir ........................................ (postrojenja za sušenje) ....................... Mlinovi čekićari ........................................ Preše za brikete ........................................

Nazivno trajanje u satima 80000 20000. . . 30000 3000 . . . 6000 5000 . ..1 0 0 0 0 8000 . . . 15000 20000 7500. ..1 5 0 0 0 5000 . . . 6000 8000 . 10000. 4000. 40000.

. . 10000 . . 15000 . . 10000 . . 50000

40000. 50000 i 20000 20000

. . 60000 . . 80000 više . . 30000 . . 30000

5.3. Valjni ležaji

237

dakle nakon opterećenja za vrijeme mirovanja, okreće malom brzinom vrtnje i ako u pogledu mirnoće hoda nisu veliki zahtjevi, mogu se tolerirati iznatno veće plastične deformacije. Kod naročito velikih zahtjeva na m irnoću hoda i tarne karakteristike, plastične deformacije m oraju biti manje. Za prosuđivanje služi karakteristika A

C 0 u kN Fn u kN

FK> u k N F.l0 u k N X0 y0

(201)

k a rak teristik a statičkog opterećenja. U o bičajeno je ¿ = 1 , 2 d o 2,5 za visoke, ¿ = 0 , 8 d o 1,2 za n o rm aln e i ¿ = 0 , 5 d o 0.8 za m ale zahtjeve na m irnoću h o d a i tarn e karak teristik e, sta tič k a nosivost ležaja (tablice 81 d o 83), statičk o ekvivalentno opterećenje ležaja prem a jed n a d žb i (202).

Statičko ekvivalentno opterećenje F 0 u kN

/s = C 0/F 0

F 0 = X 0 •Fr0+ V F a0

(202)

zam išljeno djelovanje p ojedinačne sile koje izaziva je d n a k o veliko opterećenje kao k a d djeluju rad ijaln a i aksijalna sila zajedno, statičko ra d ijaln o opterećenje, statičk o aksijalno opterećenje, rad ijaln i fa k to r prem a D IN 622 (JU S M .C 3.8 2 5 -8 6 0 ), za kuglične ležaje D IN 625 (JU S M .C 3.601) je X o =0,6, ali uvijek F 0 ž F r0, aksijalni fak to r prem a D IN 622 (JU S M .C 3.825- 8 6 0 ) , za kuglične ležaje D IN 625 (JU S M .C3.601) je ¿ , = 0,5.

Kod igličastih ležaja D IN 617 (ISO 3030 i 3096) i cilindrično-valjkastih ležaja D IN 5412 (JUS M.C3.631) je F 0 = F r0, jer oni ne mogu prihvatiti ili mogu prihvatiti samo neznatne aksijalne sile. Za aksijalne kuglične ležaje DIN 711 je F 0 = F a0 jer ovi ležaji ne mogu 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 prem a van. Radi toga je svakom norm alnom ležaju ograničena maksimalna brzina vrtnje. Granična brzina vrtnje

ng= ^ s

^

(203)

-mm - — 10 ng u m in -1 gran ičn a b rzin a vrtnje za n o rm aln e ležaje, Z, fa k to r kojim se uzim a u o b zir vrst p o d m az iv an ja i veličina ležaja: podm azivanje niašću: Z s = 3 za D < 3 0 m m , = 1 za O S 30 m m, p odm azivanje uljem : Z s = 3,75 za D < 3 0 m m , = 1.25 za O S 30 m m, ZK fa k to r kojim se uzim a u o b zir k o m b in ira n o opterećenje, prem a slici 251. N u m i n ' 1 k o n sta n ta brzine vrtnje u ovisnosti o vrsti ležaja, prem a tablici 86, D u mm vanjski pro m jer leža)a (vidi tablice 81 d o 83). Z a O = 1 0 m m vidi k a ta lo g valjnih ležaja.

238

5 - L e ž a i'

G ranična brzina vrtnje prem a jednadžbi (203) vrijedi sam o za ležaje u normalnoj izvedbi ako je F r i50,1 C kod radijalnih ležaja, i F a:g0,l C kod aksijalnih ležaja! Ako ležaji m oraju raditi sa n > n g, onda se upotrebljavaju ležaji s povišenom točnošću vrtnje. Posebni kavezi i poboljšanja pri podm a zivanju i hlađenju pridonose povišenju granične brzine vrtnje. Zbog toga je potrebno savjetovanje s proizvođačima valjnih ležaja.

cilindriCni valjkasti ležaj in

/

—kugli(ni ležaj s kosom dodirnom osi — radijalni kugtifni

ležaj

— samoudesivi valjkasti ležaj — stožasti valjkasti tetaj — samoudesivi kugtllnl ležaj

0

10° 20° 30° W° 50° 60° 70° kut opterećenja p »

0

02

B0°

30°

0,i 0,6 0.0 1,0 1,5 i 0 3,0 ' 5,0 10 L taru9 - Fa/Fr

Slika 251. Koeficijent Z K za kombinirano opterećenje u ovisnosti o odnosu opterećenja Fa i F, (prema K ugelflscheru )

Tablica 86. K onstantna brzina vrtnje N u ovisnosti od vrste valjnih ležaja (prem a Kugelftscher-u) Izvedba ležaja Radijalni kuglični ležaj

KugliČni ležaj s naslonom Kuglični ležaj s kosom dodirnom osi

*4 Jk

•2 Š, '1 X

Ležaj s 4 dodirne točke Samoudesivi kuglični ležaj Samoudesivi kuglični ležaj Cilindrični valjkasti ležaj Igličasti ležaj Stožasti-valjkasti ležaj Bačvasti ležaj Samoudesivi valjkasti ležaj

ja jg <

js

N m in' 1

jednoredni jednoredni s brtvenom pločom dvoredni

500000 360000 320000 500000

jednoredni jednoredni, u parovim a ugrađen dvoredni

500000 400000 360000 400000 500000 250000 500000 500000 300000 200000 320000 220000 220000 320000 250000

sa širokim unutarnjim prstenom jednoredni dvoredni jednoredni dvoredni

serija 213 serija 222, 223 ostali

Aksijalni kuglični ležaj Aksijalni kuglični ležaj s kosom dodirnom osi Aksijalni-cilindrični valjkasti ležaj Aksijalni-samoudesivi valjkasti ležaj (podmazivanje samo uljem) Aksijalni igličasti ležaj

140000 220000 90000 220000 180000

5.3. Valjrti leiaji

239

5.3.5. Podmazivanje P otpuno odvajanje površina nalijeganja valjnih tjelešaca i valjne staze pom oću nosivog uljnog sloja, zbog kotrljajućeg gibanja valjnih tijela nema ni približno tu važnost kao kod kliznih ležaja. U većini slučajeva postiže se pogonski sigurno podmazivanje s m astim a i uljima proizvoljne konzistencije, odnosno viskoziteta. Podmazivanje mašću: Zbog jednostavnog brtvenja i laganog naknadnog podm azivanja valjni ležaji podm azuju se pretežno mastima. O upotrebljivosti pojedinih vrsta masti prem a pogonskoj tem peraturi vidi 5.1.2. strana 189. Firm a Kugeljischer daje slijedeći izbor m asti: kod n/ng^ 1 i kada je / • F/Cig 0,16, dolaze u obzir normalne masti za valjne ležaje prem a D IN 51825, kod n/ng= 0,3 do 0,5 i / - F /C 2;0,16 visokotlačne masti (npr. kom pleksna mast na bazi kalcijeva sapuna), kod n/ng> 1 masti za brzohodne ležaje (npr. kompleks na mast na bazi barijeva sapuna ili polikarbam idna mast). Ovdje / označava faktor opterećenja i t o / = l za proizvoljno opterećene kuglične ležaje, te za pretežno radijalno opterećene cilindrično-valjkaste ležaje ( F J F r^ 1), a / = 2 za pretežno aksijalno opterećene cilindrično-valjkaste ležaje (F J F T> 1). Ako trenje u ležaju m ora da bude naročito maleno, ako su potrebni npr. mali pomaci podešavanja, a ovi m oraju da uslijede bez trzaja, ili ako pogonski stroj treba pretežno da savlada trenje u ležajima, onda se bira mekana mast. To vrijedi i onda ako se m ora naglo krenuti iz hladnog stanja. M ekane masti upotrebljavaju se i tam o gdje se mast m ora tlačiti kroz duge kanale do mjesta za podmazivanje. K rute masti, naprotiv, imaju prednost tam o gdje šumnost treba da bude što manja. To vrijedi i onda ako 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, kao npr. kod vertikalnih vratila, a naročito onda kada mast omekša zbog povišene tem perature, tada treba odabrati mast s dobrom prionljivošću i za više tempe rature. Za sada je trend za for-life podmazivanje. To znači jednokratno podm aziva nje za cijeli vijek trajanja ležaja. Za to su potrebne masti valjno stabilne i ot porne na starenje. Budući da masti na višim tem peraturam a brzo stare, valja upotrebljavati one kojih je radna tem peratura znatno iznad očekivane pogon ske tem perature. Za to su pogodne mazive masti na bazi litija ili druge specijalne masti. Količina masti kojom treba puniti ležaje pretežno se ravna prem a pogon skoj brzini vrtnje. Šupljine u samom ležaju trebalo bi uvijek napuniti, kako bi funkcionalno bitne površine stalno dobivale mazivo. Prostor u kućištu pored ležaja treba da je kod n / \ < 0,2 pun, kod n/ne= 0,2 do 0,8 napunjen do jedne trećine, a kod n/ng> 0,8 treba da ostaje prazan. Pri maloj brzini vrtnje ne odražava se trenje valjanja masti štetno, tako da veća količina masti omogućava produženje rokova za dodavanje masti. Valjni ležaji s obostranim

5. L ežaj i

240

brtvenim pločama pune se mašću samo sa 20 do 30%. To je najčešće dovoljno za cijeli vijek trajanja ležaja. Slika 252 pokazuje primjere ležaja podm azanih mašću. Prema slici 252a pored ležaja nalazi se debela ploča s provrtim a kroz koje se dovodi mast do valjnih tijela. Pri naknadnom dodavanju masti sakuplja se stara istisnuta mast u jednoj komori, odakle je treba odstraniti od vremena do vremena. Mašću se puni i kom ora lijevo od pustenog prstena, kako bi se poboljšalo brtvenje. Na slici 252 b leži debela ploča između dva ležaja. Kroz njene provrte mogu se

Slika 252. P od m aziv an je m ašću k o d valjnih ležaja (prem a Kugelfischeru) a ) jed n o g kugličnog ležaja: b) dvaju kugličnih ležaja s kosim dodirom

opskrbiti mašću oba ležaja do visine valjnih tjelešaca. M ast se ne može nagomila vati zbog djelovanja centrifugalne sile (vidi strelice), jer se ona transportira prema van. Podmazivanje uljem: Za minimalno podmazivanje, koje uglavnom zado voljava, upotrebljavaju se pretežno mali pumpni agregati, koji istodobno opskrbljuju mnoga mjesta i svakom ležaju prema veličini i brzini vrtnje doprem aju kroz provrte oko 0,1 do 5 cm 3 ulja/min. Za podmazivanje brzohodnih ležaja pokazalo se kao pouzdano podmazi vanje uljnom maylom. Kom prim irani zrak dovodi se preko usisne cijevi, čiji je donji kraj uronjen u uljnu kupku. Zračna struja diže i vuče za sobom male kapljice ulja. Zrak zasićen uljem dovodi se pom oću cijevnih vodova, koji zavr šavaju tik kraj valjnih tjelešaca, do ležaja. Podmazivanje uljnom maglom ima prednost da zračna struja hladi istodobno ležaj, a svojim pretlakom sprečava ula zak prašine i stranih tijela. U oba spomenuta slučaja ulje se vraća u sabirne rezervoare.

241

5.3. Valjni ležaji

Jednostavno i sigurno je podmazivanja uronjavanjem (si. 253 a). Pri svakom okretaju valjna tjelešca se navlaže uljem. Donje valjno tjelešce smije biti uronjeno samo do polovine u ulje. Kod više razine ulja dolazilo bi do pjenjenja ulja i povišenja tem perature. Zbog toga ulje brže stari. Samo kod n/ng< 0,4 može se puniti više ulja. U prijenosnicima za podmazivanje valjnih ležaja obično zadovoljava samo ono ulje koje zupčanici rasprskavaju. Treba utvrditi da li rasprskavano ulje dolazi stvarno do ležaja, na primjer preko posebnih žlijebova ili rebara na stijenkam a kućišta.

a)

b)

Slika 253. P od m aziv an je uljem k o d valjnih ležaja (prem a Kugeljischeru) a) pod m aziv an je u ro n jav a n je m ; b) o p to č n o p odm azivanje

Ako pri srednjoj ili velikoj brzini vrtnje i visoke okolne tem perature treba odvoditi toplinu, onda se optočnim podmazivanjem mogu dopremiti velike količine ulja (si. 253 b). Budući da svaki valjni ležaj pruža izvjestan otpor protoku ulja, kroz ležaj se ne može protlačiti proizvoljna količina ulja. Računa se otprilike da kod 30

50

100

200

500

1000

mm

K ^=

0 ,0 0 1

0,003

0 ,0 1

0,05

0,3

0,5

dm 3/min

Ki =

0,003

0,07

0,3

1

7

12

dm 3/min

D

=

Ovdje je Vum dovoljan volumen protoka ulja za podmazivanje, a VM m aksimalno mogući volumen protoka ulja za hlađenje (kod nesimetričnih ležaja nešto više). Najjednostavnije je ako se ulje na jednoj čeonoj strani ležaja dovodi provrtom ili cijevi, a s druge, čeone strane, otječe preko kanala ili izravno u sabirni rezervoar. 16 Flementi 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 tome slično. Za brtvenje đvodjelnih i višedjelnih, te jednodjelnih ležaja do srednjih brzina vrtnje dovoljni su prsteni od pusta D IN 5419 (si. 254a, tablica 87). Tablica 87. Dimenzije u mm brtvenih prstena od pusta i utora prema D IN 5419

243

6.1. B rtvenje protiv izlaza m asti

Prije ugradnje natapaju se vrelim uljem. Trapezasti žljebovi u kućištu deformiraju pravokutni presjek prstena i tlače ga prem a vratilu. K ako tlak vremenom popušta, prsteni se kao brtvila za ulje mogu upotrebljavati samo u spoju s drugim elementima brtvenja. Djelovanje im se može pojačati postavljanjem više prstenova jedan iza drugog (si. 254 b). Još je bolje brtvenje s brtvenicama (si. 254c), kod kojih prirubnica drži pod tlakom prstene od pusta. Trenje je kod ovih svakako veće, pa se preporučuju samo za male brzine vrtnje.

Slika 254. B rtvenje p o m o ću p rste n a od p u sta a) s jed n im p rste n o m ; b) s prsten im a p o re d an im je d a n iza d ru g o g ; c) s tri prste n a u jed n o j brtvenici

Za valjne ležaje pokazali su se dobrim tzv. Nilos-prsteni se i za vanjsko brtvenje (si. 255 a) i za unutarnje brtvenje brid prstena tlači na vanjski, odnosno na unutarnji prsten izbrusi brtveni žlijeb. Nilos-prsteni su osjetljivi na udare. izbočina postaju neupotrebljivi. Ugradnja m ora da bude Prednost im je, osim jeftinoće, laka i jednostavna montaža.

(si. 255). Izrađuju (si. 255 b). Jedan ležaja i u njemu Već zbog malih veoma brižljiva.

Slika 255. N ilos-prsteni za brtvenje valjnih ležaja (Z iller & C o, D iisseldorf) a) brtvenje na vanjskom p rstenu ležaja; b) b rtvenje n a u n u tarn jem p rste n u ležaja

Radijalni brtveni prsteni su za brtvenje masti upotrebljivi samo uz određene uvjete (pobliže vidi 6 .2 . 1 .). 16 *

6. Brtvenje ležaja i vratila

244 6.1.2. Bezdodirno brtvenje

D o bezdodirnog brtvenja dolazi zbog nastalog vrtloženja koje sprečava izlaz ili zbog zaustavljanja nakupljena maziva u nekom rasporu. Jednostavno brtve nje zračnošću (rasporom) (si. 256) može se upotrebljavati samo pri maloj brzini vrtnje i neznatnom zagrijevanju, jer m ast u rasporu m ora da zadrži konzistentnost. Djelotvornije je brtvenje sa žljebovima (si. 257) u kojima se stvara brtveni masni jastučić. Zavojni žljebovi m oraju biti prilagođeni smjeru vrtnje (si. 257 b). M ast treba da se pri okretanju vratila tlači u smjeru ležaja. Uobičajene su širine brtvenih raspora 0 ,1 do 0,15 mm.

Slika 256. Jed n o sta v n o b rtvenje ra sp o ro m

Slika 258. P rsten sa c en trifu galnim djelovanjem postavljen ispred prste n a o d p u sta

Slika 257' 2 lJebovi: a) ko n cen tričn i; b) u o b lik u zavojnice

Slika 259. P rsten od p u sta i lab irin tn o brtvenje k o d dvodjelnog kućišta

Slika 261. L ab irin tn o brtvenje a) aksijalni la b irin t; b) radijalni lab irin t k o d dvodjeln o g k u ć išta ; c) aksijalni lab irin t za osovine uležištene u sam oudesive ležaje

Slika 260. Je d n o sta v n a ploča sm ještena iza ležaja

Slika 262. Brtvenje žljebovim a za m ast i jed n o stav n im labirintom

Brtvila s prstenom od pusta mogu se poboljšati prstenima s centrifugalnim djelovanjem (si. 258). M ast 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 (si. 259) sprečavaju izlaz masti i ulaz stranim tjelešcima. Jedno stavne ploče (si. 260) zaustavljaju m ast u ležaju te spriječavaju njen izlaz. Najbolje bezdodirno brtvenje protiv izlaza masti za jednodjelna kućišta su aksijalni labirinti, a za dvodjelna kućišta radijalni labirinti (si. 261). U labirintnim kom oram a masti se vrtlože. Protiv pristupa nečistoća prikladno je brtvenje pomoću žljebova za mast i jednostavnim labirintom (si. 262). Uobičajena širina raspora je 0,5 do 0,75 mm. Sve raspore i labirinte treba prilikom ugradnje napuniti mašću. Brtvenje bez dodira radi pouzdano samo onda, ako unutarnji pretlak ne može da istisne mast i ako se raspori ili labirinti okreću centrično. Inače labirinti djeluju kao centrifugalne sisaljke, koje mazivo istiskuju prema van.

6.2. Brtve protiv istjecanja ulja 6.2.1. Brtvenje brusnim djelovanjem

Najbolji su se pokazali radijalni brtveni prsteni, koje se može ugraditi kao kom pletan brtveni element. To su manšete na koje radijalno djeluje opruga ili vlastito naprezanje. Zbog zaštite od vanjskih oštećenja mogu dobiti metalno kućište (D IN 3760 sa i bez kućišta, izmjere vidi u tablici 8 8 ). Izbor pokazuje slika 263. M aterijal manšeta je umjetna guma otporna protiv ulja rijeđe od kromove kože. s kućištem

a)

0)

c)

d)

e)

fj

g)

h)

i)

Slika 263. Iz b o r rad ijaln ih b rtvenih prste n a (Carl Freimdenberg, W einheim /B ergstr.) a) izvedba B I s o tv o ren im u to ro m za o p ru g u ; b) izvedba B I F g s p o krivenom o p ru g o m ; c) izvedba B2 (i izvedba B 2 F g ); d ) izvedba B3 (i izvedba B3 Fg); e) izvedba B3 L s m anšetom o d k ro m n e k o ž e ;/) D IN 6503, s m anšetom o d gum e; g ) izvedba B I S I s ru b o m pro tiv prašine (isto i izvedba B I Fg S I ) ; Ii) izvedba B 2 S I (i izvedba B 2 F g S I ); i) izvedba B3 S I (i izvedba B3 F g S I ) ; k) izvedba BA s o tv o ren im žlijebom za o p ru g e ; /) izvedba BA F g s p okrivenim žlijebom za o p ru g e; m) izvedba BM bez prste n a za u krućivanje; n) D IN 6504 s gum enom m anšetom ; r>) izvedba BA S I (i izvedba BA F g S I ) ; p) izvedba T R s jed n im brtvenim b rid o m ; q) izvedba T R D u o sa dva b rtv en a b rid a ; r) izvedba T R D u o sa dva vanjska b rtv en a b rid a (izvedbe prem a p, q i r sam o za p o d re đ en e svrhe p ri sporom hodu) a je p rste n asta o p ru g a

246

6. B rtvenje ležaja i vratila

Tablica 88. Dimenzije u mm radijalnih prstena za brtvenje prema D IN 3760 (izvadak) Oblik A bez metalnog kućišta

dl

6 7

8

9

10

11

12

14

15

16

17

18

20

t ob ik

di 16 22 16 22 16 22 24 22 24 ~26 19 22 24 26 22 26 22 24 28 30 24 28 30 35 24 26 30 32 35 28 30 32 35 28 30 32 35 40 30 32 35 40 30 32 35 40 47

4

A

B

7

7 22

7

7

7

7 24

7

7

7

7

7

7

7

7

7

7

28

30

32

7

36 7

7

38 7

7 40

7

35 37 40 47

37 42

35 7

32 35 40 47

7

26

7 42

A

6 oblik B

7

7

d2

35 40 42 47

25 7

Oblik B s metalnim kućištem

40 47 52 40 42 47 52 62 45 47 52 47 50 52 62 47 50 52 62 52 55 52 55 62 72 55 62 72

4

9 48

7

7 9 50 -

7

7

9

55

7

52

7

9 -

7

56

7

9 -

7

7

7

7

9 -

7

7

8

8

10

8

8

8

8

8

8

15

100

12

12

15

10

105

130 140

12

12

15

10

110

130 140

12

12

15

_

115

140 150

12

12

15

10

120

12

12

15

12

12

15

12

12

15

12 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

12 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

1 15

15 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

15 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

10 _

10

10

12

63

10

10

12

10

10

12

10

10

12

10

10

12

10

10

12

10

10

12

72

78 80 85

90 100 95 100 95 100 100 100 110 110 120

15

12

85 90

68

12

12

85 90”

85 90 100 90 100

12

120 125 130

-

8

110 120 120 125

62

75 9

8

C

95

8

70

-

8

b oblik B

10 -

8

9

8

A

d2

90

10

75 80 85 90

9

7

68 72 70 72 80 85 70 72 80 85

-

60

65

7

8

8

_ 7

8

8

9

60 62 65 72 62 72 65 68 72

dt c

58

7

7

b oblik B

72 80

9

7

A

d2

C

45

Oblik C s metalnim kućištem i kapom na strani brtvenog prstena

10

10

10

10

12

10

10

12

12

12

15

125

150 150 160

135 140 145 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

160 170 170 170 175 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270

250 260 280 300 320 340 360 380 400 420 400 460 480 500

280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540

130

~ — _ -

_ _ _ -

247

6.2. B rtvenje protiv istjecanja ulja

Brtveni rub m ora biti okrenut prema mediju (ulju) koje brtvi. Ako se mora brtviti još i protiv ulaza prašine, tada brtveni rub m ora biti okrenut prema van. Za takve slučajeve bolji su radijalni brtveni prsteni s dodatkom protiv prašine. M anšete od kože mogu se upotrijebiti do brzina klizanja do 6 m/s, i tempe rature do + 80 °C, a manšete od gume do 28 m/s i tem perature do -I-180 °C. Da bi se spriječilo brzo trošenje brtve potrebna je najfinija obrada vratila (tablica 89).

Slika 264. O dzračni p ro v rti rad i sprečavanja stv a ran ja zračn ih ja s tu k a

Slika 265. D v o stru k a kožna m an šeta

Da ne bi došlo do zagrijavanja i oštećenja radijalnih brtvenih prstenova na vratilu, m ora 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 mogu spriječiti pristup ulju te prouzročiti rad nasuho. U tom slučaju pom ažu odzračni utori i provrti (si. 264). Protiv prskanja vode i pristupa pare najbolje brtve dvostruke kožne manšete (si. 265). Treba primijetiti da radijalni brtveni prsteni brtve protiv izlaska masti samo onda besprijekorno, ako na manšete neprekidno dolazi niskoviskozna ili jače zagrijana mast. Za to su potrebne posebne konstruktivne mjere, npr. jedna kom ora za mast između dva radijalna brtvena prstena. Brtvenje postaje zbog toga skuplje. Tablica 89. Potrebna kvaliteta površine vratila za radijalne brtvene prstene O bodna brzina vratila m/s <1

Površina vratila, kada je medijum koji treba brtviti x>d 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



1 0 . . . 28


248

6. B rtve nje ležaja i vratila

6.2.2. Bezdodirno brvenje

Ležaji podm azani uljem rade obično s više okretaja nego oni podmazani mašću. Pom oću žlijebova ili prstenova za odbacivanje ulja može se rotiranjem zbog relativno velike centrifugalne sile vratiti ulje preko odvodnih kanala u spretnnik za ulje (si. 266).

Slika 266. Ž ljebovi i prsteni za odbacivanje ulja zbog b rtv en ja p ro tiv izlaza ulja

Bezdodirno se ne može brtviti ako u ležaju vlada pretlak, ili protiv ulaza stranih tijela. Labirinti brtve sigurno protiv izlaza ulja samo ako 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 rute ili čvrste spojke uzdužno spajaju dva vratila da bi se prenosio okretni moment. Krutim spojkama spajaju se najčešće transmisiona vratila, a rijeđe vratila pogonskog i radnog stroja. Pretpostavka je da se osi vratila vezanih spojkom m eđusobno poklapaju. K ako dijelovi spojke treba da ujedno i centriraju, to bi vratila kojim a se osi ne poklapaju bila izložena deforma cijama i prouzročile oštećenja ležaja. Kolutne spojke D IN 116 (JUS M.C1.510) (si. 267) za promjere vratila do 160 mm imaju na kraju vratila dva koluta od sivog lijeva a i b povezana perima, a m eđusobno su povezani dosjednim vijcima c. One se mogu upotreb ljavati kod nejednakih prom jera vratila, a odlikuju se malim ugradbenim mje rama. M ontaža i dem ontaža moguća je samo ako se vratila odm aknu. Koluti imaju nastavke za centriranje (si. 267a) ili ako su koluti jednaki, dvodjelne uložne ploče za centriranje (si. 267 b). Dem ontažom ploče može se vratilo izdići. Dosjednim vijcima prenosi se okretni m om ent oblikom i silom. Prsteni se vežu za krajeve vratila perima ili se toplo navlače. Prirubne spojke su one kod kojih su krajevi vratila raskovani u obliku prirubnice (si. 267c). Školjkaste spojke vidi u D IN 115.

a) s nastav cim a za centriranje. izvedba A D IN 116 (JU S M .C1.510); b) s dvodjelnom m eđupločom (ploča za centriranje), izvedba B D IN 116 (JU S M .C 1 .5 1 0 );c js p rirubnicam a dobivenim raskivanjem krajeva v ratila (p riru b n e spojke) D IN 760(JU S M .C 1.510)

7.1.2. Dilatacijske (uzdužno pokretljive) spojke

K rute spojke ne mogu kom penzirati uzdužne dilatacije vratila. Često su takve dilatacije izazvane pogonskim tem peraturam 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 vratilo aksijalno i radijalno. Kandžaste spojke izrađuju se dvodjelno (si. 268 a) ili trodjelno (si. 268b). Djelovi a i b od lijevanog željeza imaju s čeone strane po tri kandže, koje s malom zračnošću ulaze jedna u drugu. Dužinska dilatacija odvija se pod djelovanjem okretnog momenta. Dvodjelne kandžaste spojke centriraju oba kra ja vratila u glavini jedne polovine, a trodjelne u posebnom prstenu za centriranje c. Ako su promjeri vratila nejednaki, treba deblji kraj smanjiti na prom jer tanjeg kraja. O kretni moment se prenosi pom oću veze oblikom.

Slika 268. K an d žaste spojke: a) d v o d jeln a ; b) tro d je ln a

7.1.3. Neelastične kompenzacione spojke

Često zbog m ontažnih razloga nije moguće ostvariti m eđusobno poklapa nje osi vratila, kao npr. nepoklapanje osi vratila pogonskog stroja i vratila prijenosnika, ili vratila čiji način pogona zahtijeva određeni pom ak. Takva vratila treba m eđusobno povezati spojkam a koje omogućuju izravnavanje radijalnih, kutnih i aksijalnih pomaka.

Slika 269. S p o jk a s lučnim z u b im a (F . Tačke KG. Rheine/W estf.) a) je d n o s ta v n a ; b) d v o stru k a ; c) način djelovanja

Zubne spojke s lučnim zubima (si. 269) imaju vanjsko ozubljenje sa lučnim (bombiranim) zubim a koji se mogu zglobno pokretati u unutarnjem ozubljenju (si. 269 c). Jednostavna zubna spojka s lučnim zubima (si. 269 a) može imati kutni pom ak do 1° i aksijalni pomak od nekoliko milimetara. Dvostruka

7. 1. Sp o jke ko je se uključuju

251

zubna spojka s lučnim zubim a (si. 269 b) omogućuje i radijalni pom ak do 12 mm već prem 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 om ent preko vratila koja m eđusobno zatvaraju kut, a koji se u toku pogona može mijenjati. To je potrebno obično u pogonima vretena alalnih strojeva, te glodačkih i bušaćih glava. Kardanske spojke ili spojke s križnim zglobom (si. 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 ba vratila mogu se postaviti u bilo koji položaj.

Slika 270. S pojka s križnim zglobom %

G onjeno vratilo okreće se nejednoliko i njegova brzina vrtnje varira u toku jednog okreta između: « m a x

= «/coso(

n u m in -1 a u °

(204)

i

nmin = rt-cosoe

(205)

brzina v rtn je p o g o n sk o g v ra tila, k u t n ag ib a vratila.

D a bi se to izbjeglo, potrebno je ugraditi međuvratilo sa dva zgloba, koje onda samo rotira nejednoliko s malim m om entom trom osti. M eđuvratilom mogu pogonsko i gonjeno vratilo zatvarati m eđusobno kut do 30° ili se mogu postaviti na veće radijalne udaljenosti (paralelno, si. 271). Preduvijet za to je da su oba kuta nagiba a jednaka i da oba zgloba imaju isti položaj, jer bi se inače nejednolikost udvostručila!

Slika 271. U g ra d n ja k a rd a n sk ih zglobova a) izm eđu k u tn o p o m a k n u tih v ra tila; b) izm eđu ra d ijaln o p o m a k n u tih v ra tila a m eđ u v ratilo

7. S pojke

252

Ukoliko se paralelno udaljenost vratila m ora mijenjati u toku rada, tada m eđuvratilo dobiva teleskopsko vođenje (si. 272). Teleskopsko vratilo sastoji se od poluge s uzdužnim utorom a, uložene u tuljku b, u kojem se nalazi pero s čepom c. To omogućuje znatno uzdužno m eđusobno pomicanje tuljka i poluge pri djelovanju okretnog momenta. Klizne dijelove zgloba i teleskopa treba obilno podmazivati. K od većih okretnih m om enata teleskopska vodilica se sastoji od klinasta vratila i aksijalno pomične klinaste glavine, kao tuljka.

Slika 272. Z g lo b n a sp o jk a s teleskopskim v ratilo m (Ludwig Loewe & C o., Berlin) a) zglobna p o lu g a ; b) zglobni tu lja k ; c) p ero s č ep o m ; d) spojni d io ; e) konični z a tik ; f ) o tv o r za zrak

Slika 273. S pojka s kuglastim zglobom s dijelovim a

Kuglasta zglobna spojka zauzima malo prostora, a služi za pogon alata koji mijenjaju svoj položaj i za prijenos malih okretnih m om enata (si. 273). Umjesto kardanskog prstena je kugla a, koja je sa četiri strane zaravnana. U nju su m eđusobno okom ito izbušena dva provrta u koje ulaze čepovi stezaljki b. Stezaljke su osigurane zaticima c u prstenu e, a preko njih se prevlaci tuljak d. N a taj način spajaju se prsten i stezaljke s kuglom. Kuglasti zglob se tako može nagibati do 40°. D a bi se izbjeglo nejednoliko okretanje potreban je dvostruki zglob ili međuvratilo. Izvedeni su i sinhroni zglobovi, koji prenose jednoliko okretna gibanja. Njihova konstrukcija je veoma komplicirana.

7.1.4. Elastične spojke

Elastične spojke imaju zadatak da kompenziraju razlike m eđusobnog polo žaja osi vratila, što može biti izazvano tolerancijam a izrade, netočnošću montaže, spuštanjem temelja i si. Isto tako elastične spojke treba da na sebe preuzmu kolebanja okretnih m om enata u toku rada (npr. kod pogona klipnih strojeva), te udarna opterećenja nastala naglim ubrzanjem rada strojeva. Između polovina spojki nalaze se savojno ili torziono elastični vezni elementi

7. 1. S p o jke koje se uključuju

253

od gume, kože, umjetnih masa, tekstilnih tkanina, čeličnih opruga i si. Slika 274 prikazuje shematski po dvije polovice spojki u različitim međusobnim polo žajima. U darnim se opterećenjem m eđusobno zakreću spojeni dijelovi vratila, a vezni elementi preuzimaju na sebe rad udarnog opterećenja.

b)mm

c)mm

d)mm

e)\

vezni element

Slika 274. K om p en zacija razlik a m eđ u so b n o g p o lo žaja vratila p o m o ću spojki a) m ale razlike p o lo ža ja; b) aksijalne razlike p o lo ža ja; c) k u tn e razlike p o lo žaja; d) rad ijaln e razlike p o lo ža ja; e) rad ijaln e i k u tn e razlike položaja

Među spojkam a treba razlikovati one koje energiju udara akumuliraju, da bi, nakon što se smanji opterećenje koje je izazvalo udar, vratile čitavu energiju, te na takve, koje jedan dio akum ulirane energije pretvaraju u unutarnje trenje veznih elemenata (vidi karakteristike na si. 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 momenta, dolazi do pojava rezonancije. Zato su povoljniji prigušni vezni elementi s progresivnom karakteristikom (si. 275 d). Prigušna sposobnost prosuđuje se relativnom prigušnošću i// = WD/W F. Ovdje je sa WD označen prigušni rad u Nm, a sa WF deformacioni rad u Nm (si. 275). Budući da relativna prigušnost veznih elemenata sa zakrivljenom karakteristikom nije konstanta, daje se obično kao srednja vrijednost. Spojke s akumulacijom energije imaju relativno prigušenje i// k O, a s prigušenjem t//< 1 .

kut zakretanja

Slika 275. K arak te ristik e o k re tn o elastičnih spojki a) a k u m u lacio n e s ravnom k a rak te ristik o m ; b) a k u m u la cio n e sa zakrivljenom k a ra k te ristik o m ; c) prigušne s ravnom k a ra k te ristik o m ; d) prigušne sa zakrivljenom k a rak teristik o m

Potrebnu veličinu spojke određuje se prem a iskustvu iz udarnog momenta u Nm T u Nm

Tmax = (c1 + c1) T

(206)

u d a rn i m o m en t p rem a kojem se o d a b ire spojka, fak to ri u d a ra p re m a vrsti p o g o n sk o g i ra d n o g stro ja (tablica 90), nazivni o k re tn i m o m e n t n a spojci izra ču n a t iz nazivne snage i brzine vrtnje.

7. Spojke

254

Pod ublaživanjem udara podrazumijevamo smanjivanje vršnog udarnog djelovanja i produžavanja trajanja udara, dok kod prigušivanja smanjeno vršno udarno djelovanje ne traje tako dugo kao kod ublažavanja udaraca. N a slici 276 prikazano je npr. kako se udar okretnog m om enta pogonskog stroja prenosi kod raznih spojki s pogonskog vratila A na gonjeno vratilo B.

*

8

A

1 1 %

_

vrijeme

Slika 276. N ačin d jelovanja razn ih sp o jk i: A je po g o n sk a stra n a ; B g o n jen a stra n a ; a k ru ta sp o jk a ; b sp o jk a s aku m u lacio n im djelovanjem (sm anjenje u d ara); c spojka s prigušnim djelovanjem (prigušivanje u d a ra)

Kao nedostatak svih elastičnih spojki treba spomenuti povratne sile spojnih elemenata, koje nastoje da m eđusobno pom aknute osi vratila dovedu do pokla panja. Ovo izaziva dodatno radijalno, a ponekad i aksijalno opterećenje vratila. Pri dimenzioniranju vratila i ležaja treba ta opterećenja uzimati u obzir, jer mogu biti znatna. Najbolje je da se od proizvođača traže informacije o vrsti i veličini povratnih sila. normalno opterećenje

Slika 277. S pojka M alm cdie-B ibby

Spojka Malmedie-Bibby (si. 277) je ona s čeličnim opružnim trakama, koja se izrađuje za okretne momente od 20 do 100000 Nm. Zakrivljene površine nalijeganja opružnih traka a smanjuju s povećanjem opterećenja aktivni

7. 1. S p o jke ko je se uključuju

255

krak savijanja, tako da spojka ima progresivnu karakteristiku. K ut mogućeg zakretanja polovina spojke iznosi do 1 ,2 °, kutni pom ak do 1 ,3 °, aksijalni pom ak 4 do 20 mm, radijalni pom ak 0,5 do 3 mm, u ovisnosti o veličini spojke. Prigušenje udara je neznatno.

Slika 278. K o lu tn e spojke s gum enim ulošcim a: a) spojke s gum enim p rste n im a ; b) spojka s gum enim k a n d žam a

Vezne elemente spojki s gumenim prstenima (si. 278 a) čine svorni vijci a i na njima nataknuti gumeni prsteni b, koji se djelovanjem okretnog momenta radijalno deformiraju. Spojka ima progresivnu karakteristiku pa djeluje prigušno. Zbog njene velike elastičnosti može se računati s gotovo ravnomjernom podjelom sile na sve gumene prstene. Sposobnost pom aka je neznatna; leži ispod one kod spojki koje rade akumulacijom energije udara (znatno ovisi o brzini vrtnje). Izrađuju se za okretne momente do 10000 Nm. Spojka s gumenim kandžama (si. 278 b) im a vezne elem ente oblikovane kao gumene kandže a, koje naizmjence ulaze u udubine polovine spojke b i c stvarajući tako vezu oblikom. Deformacija veznih elemenata je veoma velika (velika progresivnost!). Zbog jednostavne konstrukcije (samo tri različita dijela) i njene jednostavne m ontaže, ta je spojka pouzdan strojni element. Izrađuje se za okretne momente do 400 Nm, te ima relativno veliku mogućnost aksijalne dilatacije. Tablica 90. Faktori udara kod spojki za vratila X Pogonski strojevi Elektromotori Turbine Klipni strojevi do 4 cilindra do 6 cilindara Radni strojevi Alatni strojevi škare, štance, brusilice rezni strojevi Valjaonice Ventilatori

*1 0,5 0,75 1,5 . . . 2,8 l ... 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 G eneratori i pretvarači Transportni strojevi dizalice i vitla transportni bubnjevi kranovi M esarski i pekarski strojevi G rađevinski strojevi

e2 ’. ,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. S pojke

Spojka Vulkan (si. 279) ima kao vezni element a dvodjelni gumeni obruč. O bodi obruča leže na prirubnici unutarnje polovine spojke b, relativno blizu jedan drugome, tako da se pri djelovanju okretnog m om enta ne stvaraju velike povratne sile.

Slika 279. S pojka-V ulkan (H. Desch KG, N eheim -H üsten)

Slika 280. Spojka s gum enim stožastim ulošcim a

Spojka s gumenim stožastim ulošcima (si. 280) slična je spojci Vulkan. Umjesto gumenih obruča ima stožast vezni element. Gumeno-elastične spojke izrađuju se za okretne momente do 30000 Nm. Prednost je u mogućnosti brze izmjene istrošenih veznih elemenata. 7.1.5. Sigurnosne spojke

Sigurnosne spojke štite od preopterećenja, oštećenja ili loma ostale dijelove prijenosnika, strojeva i naprava. Preopterećenja mogu nastati npr. zbog ulaza stranih tijela (kamenja ili m etalnih dijelova) u miješalice, mlinove ili drobilice, te zbog drugih smetnji, kao što su zaribavanje ležaja i tom e slično.

Slika 281. S pojka s p rekidnim svornjacim a

Slika 282. F len d er-lam eln a-tarn a spojka

Najjednostavnija sigurnosna spojka je s prekidnim svornjacima (si. 281), kod koje se okretni moment prenosi pomoću svornjaka a, koji se pri preopterećenju lome (odrežu). Svornjaci a uloženi su u kaljene tuljke b i c. Presjek svornjaka tako je dimenzioniran da do njegova loma dolazi pri prekoračenju dopuštenog okretnog momenta. Puknuti svornjaci mogu se po zaustavljanju brzo zamijeniti. Štetno je nedovoljno točno poznavanje lomne čvrstoće na odrez, tako da treba računati s m ogućnostima većih odstupanja.

7.2. R astaljive spojke

257

Kod lamelne tame spojke (si. 282) paket lamela a je pod aksijalnim pritiskom opruge. Čim je određeni okretni moment prekoračen, spojka klizi. Lamelna spojka djeluje okretno elastično, i promjenom pritiska opruge može se regulirati okretni moment. 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 jednim pokretom poluge ostvari spaja nje ili rastavljanje vratila međusobno ili strojnih dijelova m ontiranih na vratilu (zupčanici, remenice i si.). Upotrebljavaju se kad se u prijenosnicima zbog potrebe mijenjanja brzine vrtnje m oraju sprezati razni zupčanici, ili ako se s jednim m otorom m ora pokretati naizmjenično više agregata. Za ove zadatke na raspolaganju su uglavnom slijedeće spojke: kandžaste, zupčaste, jednolamelne ili višelamelne spojke. Kandžaste i zupčaste spojke rade pomoću veze oblikom, dok jednolamelne ili višelamelne spojke rade pom oću veze silom. To znači da su to tam e spojke, kod kojih jedna polovica tlači na drugu, tako da se dio spojke koji miruje postepeno pokreće i ubrzava do pune brzine vrtnje. Spojke vezane oblikom mogu se ukapčati samo u stanju m irovanja, ili pri sinhronoj brzini vrtnje obaju polovina spojke. Spojke koje rade pom oću veze silom mogu se ukapčati i za vrijeme gibanja. Spojke s više tarnih ploča nazivaju se i lamelne spojke.

Slika 284. O blici zubi k a n d ža stih spojki a) trap ezn i z u b i; b) pilasti z u b i; c) zubi sa zakošenim tje m en o m ; d) zubi koji om o g u ću ju uključi vanje u svakom položaju

Rastavljiva kandžasta spojka (si. 283) slična je krutoj sa slike 268, ali je, međutim, polovica a aksijalno pomična po vratilu. Umjesto kandži mogu biti i zubi raznog oblika. M ogu to biti trapezasti zubi (si. 284a) za oba smjera vrtnje, pilasti zubi (si. 284 b) za jedan smjer vrtnje, zubi s nagibom (si. 284c) za sprečavanje ukapčanja za vrijeme pogona, zubi koji se mogu ukapčati u svakom položaju (si. 284 d). 17 Etariienti strojeva

258

7. Spojke

Ortlinghausova spojka s jednom tamom pločom (si. 285) ima dvije tarne plohe. Zato se naziva i dvopovršinska spojka. N a 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 tako okretno učvršćena na glavini. Vanjski prsten J, koji sačinjava drugi dio spojke, nosi aksijalno pokretnu ploču g obloženu tarnim oblogam a h. U prikazanom primjeru spojka je pom oću veze silom uključena preko ploča d, e i g. Pomicanjem uključnog prstena udesno oslobađaju se kutne poluge i time se m eđusobno odvajaju tarne ploče.

Tarne obloge za rad nasuho izrađene su najčešće od prešanih pamučnih ili azbestnih vlakana, povezanih um jetnom smolom, ili su od čiste prešane umjetne smole. Pri specifičnom pritisku od p = 25 do 50 N /cm 2 njihov je koeficijent trenja između p = 0,3 do 0,4. Um nožak specifičnog pritiska i obodne brzine p- v = 400 do 800 (N /cm 2) (m/s) je dopuštena veličina za opteretivost spojke u zavisnosti od obloge. U Ortlinghausovoj spojci sa sinusnim lamelama (si. 286) ima mnoštvo tarnih ploča (lamela), tako da ta spojka može prenositi veoma velik okretni m o ment. Sinusoidno valovite unutarnje lamele a sjede okretno čvrsto, ali aksijalno pokretno na glavini b. N a isti način učvršćene su ravne lamele c u vanjskom prste nu d. Sinusoidni oblik omogućuje unutarnjim lamelama opružno djelovanje. N a taj način razdvajaju se lamele pri isključenju spojke, i trenje u praznom hodu smanjuje se na najm anju mjeru. Kaljene čelične lamele treba podmazivati uljem (bilo da su uronjene u ulju, bilo da su podm azivane cirkulaciono kroz provrt u vratilu). Najbolja su ulja s v5o = 30 do 40cSt. Ako spojka treba da radi nasuho, ravne unutarnje lamele oblažu se umjetnom masom ili sinteriranom bronzom.

7.2. Rastaljive spojke

259

Za spojke s ručnim ukapčanjem treba da se sila od ručice prenese na okretni aksijalno pomični dio spojke s utorom i ojačanjem, smješten na jednoj polovini spojke. Taj prijenos se vrši pomoću kliznih kam ena ili kliznih prstena koji zahvaćaju u žlijeb uključnog prstena. Budući da pomicanje uključnog prstena treba dosta veliku aksijalnu silu, valja voditi računa o tome da ručica bude dobro uležištena i obilno podmazivana. Spojku treba tako ugraditi da je uključni prsten pri vrtnji spojke rasterećen, to jest da se ne nalazi na pogonskom dijelu, već na onom gonjenom dijelu koji nakon iskapčanja miruje.

7.2.2. Spojke s daljinskim uključivanjem

Upravljanje proizvodnim i građevinskim strojevima svih vrsta ne možemo u doba automacije zamisliti bez spojki s daljinskim uključivanjem. Potrebnu ruč nu silu uključivanja zamjenjujemo mehaničkim silama koje dobivam o kom pri miranim zrakom, tlačnim uljem ili elektromagnetom. N a taj način razvile su se pneumatske, hidrauličke i elektromagnetske spojke. Zbog 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 m irovanja pogodne su zupčaste spojke s čeonim ozubljenjem. One mogu prenijeti mnogo veće okretne momente nego tarne spojke iste veličine. Kod svih tarnih spojki postoji razlika između okretnog momenta pri ukapčanju Tu i prenosivog okretnog momenta Ta. Okretni moment pri ukapčanju je moment kliznog trenja pri relativnom gibanju polovica spojke, određen koeficijentom trenja klizanja. Prenosivi okretni m om ent je moment trenja prianjanja, koji je određen koeficijentom trenja prianjanja za vrijeme sinhronog okretanja obiju polovica spojki. Za to je 7^, > 7^. Potreban prenosivi okretni moment tarne spojke određuje se prema jednadžbi (206): prenosivi okretni moment T0 u N m c ,, c2 T u Nm

7’0 = ( c 1 + c2) T

(207)

prenosivi o k re tn i m om ent spojke, fa k to ri u d a ra p rem a vrsti p o g o n sk ih i ra d n ih strojeva (tab lica 90) nazivni o k re tn i m o m e n t n a spojki izra ču n a t iz nazivne snage i brzine vrtnje.

Često je potrebno proklizavanjem tarnih površina spojke ubrzati mase gonjene strane tako da bi iz stanja mirovanja dostigle u vremenu t brzinu vrtnje n. Za to je potrebno da je: okretni moment uključivanja 17*

Tu = / —^—+ TR

(208)

7. Spojke

260 Tu u N m / J u kgm 2 oi u ra d /s t u s Tr u N m

p o tre b a n o k re tn i m om ent uključivanja spojke, fa k to r p o ra sta koji se ravna p rem a brzini p o ra sta sile ukap čan ja (prem a vrsti spojke i vrem ena p o k re ta n ja = 1,2 d o 2), m om ent tro m o sti svih p o k re tn ih dijelova red u ciran na v ratilo spojke, k ra jn ja k u tn a b rzin a = 2 n n , sa n kao k ra jn jo m b rzinom vrtnje izra ženom u s “ 1. vrijem e uključivanja, m om ent tren ja u ležajim a, zupčanicim a i si. red u ciran n a v ratilo 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, kao dopuštenu snagu trenja, daje proizvođač prem a načinu ugradnje (otvoreno ili zatvoreno), brzini vrtnje i veličini spojke. U toku rada spojke je: snaga trenja P R u N m /h oi u ra d /s J, Tu, 7* z u l/h

ož" -T u+ T r Pr= - ^ J R 2

(209)

snaga trenja, k u tn a b rz in a v ratila spojke, vidi objašnjenje uz je d n a d ž b u (208), bro j u k o p č an ja u je d n o m satu.

U jednadžbam a (208) i (209) pretpostavlja se da se strojevi puštaju u rad u praznom hodu (neopterećeni). Ako se puštanje vrši pod opterećenjem, treba uzeti u obzir pogonski okretni moment (zbrajati).

wmmw/sW/MM

Slika.287. H idraulički u p ra v ljan a lam elna ta m a spojka (Ortlinyhaus-Werke Gmbh, W erm elskirchen/ Rhid.)

Kod hidraulične spojke (si. 287) se pokretanjem upravljačkog ventila spaja prostor cilindra b sa tlačnim vodom pumpe za ulje. Klip c stlačuje pri tome paket lamela a. Prekapčanjem upravljačkog ventila prazni se cilindar djelomično povratnim vodom bez pritiska. Tlačne opruge vraćaju klip u početni položaj.

7.2. R astaljive spojke

261

Preostalo ulje u cilindru centrifugalnom silom aksijalno pritiskuje klip. Ukoliko taj pritisak prekorači silu u opruzi, spojka se sama od sebe ukopčava! Zbog toga su kod takvih hidrauličnih spojki ograničene gornje brzine vrtnje. Upravljanje pomoću električne struje pruža naročite prednosti, jer struja je svagdje na raspolaganju, a možemo je jednim pritiskom prekidača ukopčati ili iskopčati. Autom atska upravljanja rade s kontaktorim a ili relejima, elektronkama, tranzistorima, fotoćelijama, prstastim ili grebenastim kontaktim a. Elektromagnetske spojke dijele se na spojke s kliznim kolutima i na spojke bez kliznih koluta. Elektromagnetske lamelne spojke mogu biti takve da magnet ske silnice prolaze kroz lamele i takve gdje magnetske silnice ne prolaze kroz lamele.

Slika 288. E le k tro m a g n etsk a spojka s jednom ta rn o m površinom

Slika 289. E le k tro m a g n etsk a lam elna ta m a spojka kod koje m agnetske silnice prolaze k ro z lam ele, izvedba Z F (Siemens AG, B erlin/M ünchen) a) m ag n e t; b) b o tk v a ; c) lam ele; đ) klizni k o lu t; e) d ržač četkica

Elektromagnetska spojka s jednom tarnom površinom (si. 288) odlikuje se svojom jednostavnom i robustnom konstrukcijom. M agnet a jedna je polovina spojke, druga polovina je kotva b. N a magnetima su učvršćeni klizni koluti c, koji preko ugljenih četkica dovode u svitke istosmjernu struju. Pri prolazu struje magnet privlači kotvu, koja tlači prem a tarnoj ploči d, te spaja oba dijete stvarajući vezu silom. N akon prekida struje opruga / vraća kotvu u prvotrti položaj. Za manje snage pokazale su se dobrim lamelne tarne spojke, kod kojih magnetske silnice prolaze kroz lamele (si. 289). Paket lamela c leži između magneta a i kotve b, tako da magnetske silnice prolaze kroz paket lamela kako to pokazuje s točka-crtica iscrtana putanja na slici. Lamele se izrađuju od čelika koji se može magnetizirati, a m oraju biti podmazivane. Spojka je uska i zauzima dosta malo prostora, ali zbog remanencije čeličnih tarnih

7. Spojke

262

površina troši u praznom hodu relativno veliku snagu. Potrebne su, nadalje, veoma tanke lamele, da se tok magnetskih silnica ne bi skrenuo prije kotve, tj. još u paketu lamela. Tanke lamele malog su toplinskog kapaciteta. Te spojke se najčešće upotrebljavaju u prijenosnicima alatnih strojeva, gdje treba ubrzati samo manje mase, a prazni hod je ograničen, ili se vrši uz m alu brzinu vrtnje. Zbog rashladnog ulja se električna struja dovodi kliznim kolutim a preko četkica od brončane žice. Specifična snaga trenja organskih i anorganskih tarnih obloga može se kod jednopovršinskih i dvopovršinskih spojki uzeti približno sa w 13000 N m /cm 2 • h. Lamele kod spojki s protokom magnetskih silnica podm azivane uljem imaju oko 2100 N m /cm 2 • h, a bez protoka oko 4300 N m /cm 2 • h. K od elektrom agnet ske zupčaste spojke (si. 290) magnet a je jedna polovina spojke, a kotva b druga polovina. Obje polovine imaju čeono ozubljenje, koje se uključuje privlačenjem kotve. Za ove spojke ne vrijede jednadžbe (208) i (209), jer rade pom oću veze oblikom, pa su prema tome krute spojke.

Slika 290. E lek tro m ag n etsk a zup časta spojka (Richard Hofhein z & Co., H a a n /R h ld .)

smjer okretanja I

smjer okretanja l

’7Z V /S 7 7 T 1

Slika 291. E lek tro m ag n etsk a reverzibilna m ag n etsk a sp o jk a

Za promjenu smjera vrtnje kod vratila konstruirane su specijalne spojke u kojima su mase, koje pri promjeni smjera vrtnje treba reverzirati, veoma male. Elektromagnetska reverzibilna spojka (si. 291) sastoji se od dva elektromagneta, a\ i a j, koji se okreću stalno u suprotnom smjeru, pokretani zupčani kom ili remenicom. S vanjske strane nalaze se tarne ploče b. N a sredini vratila stezno je spojena kotva c, koja nosi tarne obloge d. O ba magneta uležištena su aksijalno pomično. Ukapčanjem magneta u, privlači se kotva c, a m eđusobno se tlače tarne obloge d j i tarne ploče b t . Pom oću veze silom okreće se vratilo u smjeru I. N akon prekida struje opruge rastavljaju magnet od kotve. Pri ukapčanju magneta a2 okreće se vratilo u smjeru II. Pri svakom preklapanju iz jednog smjera vrtnje u drugi spojka m ora usporiti rotaciju m asa vratila i

7.3. S p o jke za puštanje u rad

263

kotve i svih m asa gonjene strane, a tek nakon toga ubrzati sve te mase u suprotnom smjeru. Spojka se pretežno upotrebljava za mijenjanje smjera radnog hoda stola dugih blanjalica. Dovođenjem željeznog praha u magnetsko polje prah se magnetski povezuje u čvrstu masu. To svojstvo koristi se za spajanje na taj način, da se željezni prah dovede među magnetske polove pogonskog i gonjenog dijela spojke. Magnetske spojke sa željeznim prahom mogu 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 naponi za jednopovršinske i dvopovršinske spojke su 60, 110 ili 220 V, a za lamelne spojke 24 V. O kretni moment kod tarnih i magnetskih spojki sa željeznim prahom može se regulirati promjenom napona.

7.3. Spojka za puštanje u rad

Visokoturažni elektrom otori puštaju se vrlo teško u rad pod opterećenjem. Kad bi se m otori gradili tako jaki da mogu svladati velike momente potrebne za pokretanje, bilo bi to kod velikih rotacionih m asa neekonomično, jer za vrijeme pogona nije potrebna velika snaga m otora. Zbog toga se u postrojenje ugrađuju spojke za puštanje u rad, koje omogućuju da neopterećen m otor (najčešće s kratkospojenim rotorom ) dobije veliku brzinu vrtnje. Tek nakon toga priključuje se okretni moment koji postepeno ubrzava mase. Rotaciona energija rotora elektrom otora potpomaže proces puštanja u rad.

Slika 292. N ačin djelovanja spojke Pulvis (Schütz & Coj

K ao spojke za puštanje u rad najčešće se upotrebljavaju jeftine i robustne centrifugalne spojke. One autom atski ukopčavaju spojku pri određenoj brzini vrtnje. Ekonomične su tek kad je brzina vrtnje preko 70 m in-1 , jer se tek onda mogu postići potrebne centrifugalne sile. Djelovanjem centrifugalne sile spajaju se oba dijela spojke pom oću veze silom. Spojka Pulvis (si. 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. S pojke

264

Ispred krilaca stvaraju se naslage (nanosi) kuglica koje ostvaruju vezu silom. Slično radi spojka M etalluk s čeličnim kuglicama prom jera 5 do 10 mm, ovlažene uljem, i višekrilnim pogonskim kolom.

Slika 293. Č eljusna centrifugalna sp o jk a (Friedr. Flender & Co., B ocholt)

Pogonski dio a čeljusne-centrifugalne spojke (si. 293) nosi na svornjacima b okretljive čeljusti c, koje su tlačene oprugam a d uz glavinu. K ada brzina vrtnje dostigne određenu vrijednost, centrifugalna sila čeljusti savladava silu u oprugam a, pa čeljusti tlače svojim tarnim oblogam a e na vanjski prsten / gonjenog dijela spojke. Tako se pokreće spojka pom oću veze silom. Pom oću spojke s reguliranim puštanjem u rad mogu se bolje rješavati specifičnosti pogona, naročito kod klipnih strojeva. Njihov okretni moment regulira se hidraulički ili električki. Turbohidraulična spojka Voith-Sinclair ima na pogonskoj strani rotor pumpe kao prim arno kolo, a na gonjenoj strani turbinski rotor kao sekundarno kolo. O ba rotora, pum pe i turbine, zatvorena su u kućištu, koje je povezano s rotorom pum pe i napunjeno uljem. Ako je brzina vrtnje pumpe, koja je pogonski dio spojke i turbine, sinhronizirana, djelovanjem centrifugalne sile u prostoru lopatica pum pe i turbine stvorit će se prsten od ulja. K ada zbog opterećenja na gonjenoj strani padne brzina vrtnje u odnosu na pogonsku stranu, pod djelovanjem centrifugalne sile struji ulje iz prostora lopatica pumpe u prostor turbinskih lopatica. Djelovanjem centrifugalnih sila daje ulje lopaticam a turbine okretni moment. O n se može regulirati promjenom količine ulja. Kao spojke za puštanje u rad dolaze u obzir i elektromagnetske tame 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 razmake osi vratila. Zbog elastičnosti remena remenski

Slika 294. N ačin djelovanja o b u h v a tn e tra k e (rem en a) na kočioni kolut a) k o d m alog o b u h v a tn o g k o lu ta 0 ; b) k o d velikog o b u h v a tn o g k u ta [i

D a bi se pokazali odnosi sila i trenja (si. 294 a) preko okretljive remenice a prebačen je remen b, zategnut silama F, i F2, (F1>F2), tako da remen s norm alnim silama Fn tlači na remenicu. Osim toga na remenicu tlači sila FB kočne papuče c. Sila F, teži da okrene remenicu u smjeru strelice, jer remen stvara na remenici silu trenja F R= F 1 ‘- F 2. Najveće moguće sile trenja koje se javljaju na remenici djeluju na remen I (Fn • p) i na kočnu papuču F B • pB. Koeficijenti p i p B su odgovarajući koeficijenti trenja m irovanja (trenje prianjanja). Vrtnji remenice suprotstavlja se otpor trenja F RB kočne papuče. Prem a veličinama sila trenja mogući su slijedeći primjeri: 1. Sila trenja remena F R je m anja od I (Fn ■p), ali veća od sile trenja kočne papuče F rb = F b • p R. Remen počinje da okreće remenicu, jer sila trenja reme na savladava silu trenja kočenja. N a kočnoj papuči trenje m irovanja prelazi u trenje klizanja. 2. Sila trenja remena F Rje m anja od moguće sile trenja kočne papuče F B • p B. Remenica se zaustavlja, a remen klizi po remenici ako je F x—F 2> F (Fn ■p),

8. R em en ski i lančani prijenosnici

266

ali se zaustavlja i onda ako je F 1—F 2< Z ( F n p). U prvom slučaju trenje m irovanja remena prelazi u trenje klizanja (remen klizi). Pod 1 navedeni primjer služi za prijenos snage kod remenskih prijenosa. Jedna remenica pokreće drugu remenicu pom oću remena, a pri tome m ora da savlada njen okretni moment, koji odgovara gonjenom stroju. Obodnu silu F gonjene remenice treba izjednačiti sa silom trenja kočenja f RB. Pod 2 navedeni primjer može se izbjeći ako se remen odgovarajuće predzategne. Isto tako se povećanjem obuhvatnog kuta /i, prem a slici 294b, povećava zbroj tlačnih sila F„ i remen može povući veću obodnu silu. Razlika sila F 1 i F 2 jednaka je onda vučnoj sili remena, i time je jednaka obodnoj sili F koju treba prenijeti. Sposobnost remenskog prijenosa ravna se prem a veličinama zateznih sila F l i F 2, koeficijentu trenja p i obuhvatnom kutu [1. Pom oću više matematike dolazi se za granični slučaj F 1—F 2 = I ( F n -p) do slijedeće povezanosti tih veličina, što je poznato kao Eytelweinova jednadžba: najveća sila u remenu F t , F 2 u Nm e = 2,718 . . . p fl u ra d

Fl =F2-e^

'

(2 1 0 )

sile u rem enu, baza p riro d n o g logaritm a, koeficijent tren ja izm eđu rem ena i rem enice, o b u h v a tn i k u t n a rem enici.

Dio remena između dvije remenice remenskog prijenosa koji vuče naziva se vučni ogranak, a drugi, povratni, slobodni ogranak rem ena (vidi si. 295 a). Potrebno predzatezanje remena ostvaruju se: 1. Vlastitom težinom remena u vodoravnom položaju (si. 295 a). Zbog provješa od vlastite težine pojedini djelići remena svojom težinom stvaraju komponente sila u uzdužnom smjeru remena. Zato treba da je remen dovoljno dugačak, a razm ak vratila da bude a ž 5 m . Vučni ogranak treba da se nalazi na donjoj strani, kako bi se obuhvatni kut povećao, a ne smanjio. 2. Elastičnom deformacijom remena (si. 295b). Zategnuta duljina remena je m anja od pogonske duljine, što znači da se remen rasteže, a time predzateže pri navlačenju. Budući da se svaki remen vremenom trajno rasteže, potrebno ga je u određenim vremenskim razmacima naknadno zatezati. 3. Zatezanjem remena pomicanjem pogonskog m otora priteznicama (si. 295 c). 4. Zateznom remenicom (si. 295 d), koja djelovanjem utega ili opruge tlači na povratni slobodni ogranak remena. 5. Samozateznim uređajima (Sespa). Pri izvedbi prem a slici 295 e, m otor se nalazi na okretnom postolju. Reaktivnim m om entom rotora m otora na ku ćište, zakreće se postolje u smjeru strelice i ostvaruje predzatezanje remena. Promjene opterećenja nepovoljno se odrazuju, te m ogu dovesti do nepo željnih vibracija. K od izvedbe prema slici 295 f m otor je opremljen zupčanim prijenosnikom kojeg se može zakretati. Remenica sačinjava s drugim zupča

8.1. P rijenos plosnatim rem enom

267

nikom jednu cjelinu i može se okretati oko osovine m otora. Remen se zateže zbog reaktivne sile na zubu, jer ona okreće zakretnu polugu s protivno smjeru okretanja remenice.

Slika 295. P rin cip z atezan ja p o g o n sk o g rem enja a) v lastitom težinom re m e n a; b) navlačenjem rem ena p o d p re d za te z an jem ; c) pom icanjem p o g o n sk o g m o to ra po m o ću p rite zn ic a; d) zatezn o m rem en ico m ; e) p om oću m o m en ta izazvanog težinom m o to ra ; / ) p o m o ću o b o d n e sile zu p čan o g prijenosnika

268

8. R e m e m k i i lančani prijenosnici

Slika 296 pokazuje tok sila F v i F 2 na remenskom prijenosu u toku pogona. Zbog boljeg pregleda sile su nacrtane zaokrenute za 90°. Za vrijeme dok remen prelazi preko pogonske remenice smanjuje se zatezna sila F x na F 2, te nastaje rasterećenje, a remen se skraćuje. O brnuto, pri prijelazu remena preko gonjene remenice povećava se zatezna sila od F 2 na F x, remen se produljuje. Neprekidno skraćivanje i produljivanje rem ena dovodi do malog puzanja remena, elastičnog puzanja, koje se očituje kao razlika obodne brzine obiju remenica. Puzanje iznosi 1 do 2% i može se najčešće zanemariti u proračunim a. Zbog puzanja remena površine remenica m oraju biti glatke, kako bi habanje remena ostalo u snošljivim granicama. Ako je sila F koja se prenosi veća od sile otpora trenja F R, onda dolazi do klizanja remena po manjoj remenici.

u----------- a ------------Sliku 296 / T o k sila n a rem enskom p rijenosu u to k u ra d a

r p -t*

c)

S lika 297. D jelovanje centrifugalne sile n a rem en u to k u rada a) centrifugalne sile n a pojedinim dijelovim a rem ena (/■', = rezultirajuća centrifugalna sila); b) cilindrična rem enica; c) o b la rem enica

Zbog nejednolikih duljina rubova remena on nastoji da uslijed centrifugalne sile silazi bočno s remenice (si. 297 b). Ako obje remenice, ili barem jednu, izradimo zaobljeno (bombirano), centrifugalna sila tjera remen prem a najvećem promjeru, tj. sredini remenice (si. 297 c).

269

8.1. Prijenos plosnatim remenom

Za razne slučajeve pogona postoje: Otvoreni remenski prijenos (si. 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 okom itom položaju na remen djeluje težina remena gornje remenice kao sila predzatezanja, a na remenu donje remenice te sile u tom slučaju nema. '

e

h

pogonsko remenico

)

viljuško

slobodno remenico

Slika 298. V rste rem enskih p rijenosa

a) o tv o ren i p rije n o s; b) križni p rije n o s; c) p o lu k rižn i p rije n o s; d) p rijenos stepenastim rem en icam a; e) prijenos p o g o n sk o m i slo b o d n o m re m e n ic o m ;/) prijenos zateznom rem enicom

2. Križni remenski prijenos (si. 298 b) upotrebljava se za prijenos snage pri suprotnom smjeru okretanja vratila. Zbog 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 (si. 298c) upotrebljava se za prijenos snage kod mimosmjernih vratila. Obuhvatni kut je obično veći od 180°. Može se izvoditi samo s cilindričnim remenicama. Uski remeni bolje se prilagođuju, jer nejednolikost remena raste s njegovom širinom. 4. Prijenos stepenastim remenicama (si. 298 d), otvoreni ili križni. Upotrebljava se za prijenos snage s promjenljivom brzinom vrtnje. Poželjno je da su pojedini stepeni zaobljeni (bombirani), kako ne bi došlo do ribanja remena na rubovim a remenice. 5. Prijenos pomoću pogonske i slobodne (jalove) remenice (si. 298 e), otvoreni ili križni, omogućuje isključenje gornjeg stroja pri daljnjem radu pogona. Za vrijeme rada remen se pom oću vilice može prebaciti od pogonske na slobodnu remenicu i obrnuto. U blizini m jesta gdje remen nailazi na remenicu

270

8. R em enski i lančani prijenosnici

je sila pom icanja vilice najmanja. Obje remen ice se najčešće izrađuju zaobljeno (bombirano), a slobodna remenica je s nešto manjim promjerom ođ pogonske, kako bi u praznu hodu remen bio manje zategnut. 6.

Remenski prijenos pomoću zatezne remenice (si. 298 0 upotrebljava se pri malom razm aku osi i velikom prijenosnom odnosu, kada otvoreni remenski prijenos zbog prem alog obuhvata remenica ne bi zadovoljio. Na povratni slobodni ogranak remena stavlja se zatezna remenica, koja zateže remen vlastitom težinom, utezima ili oprugam a, te na taj način kod obje remenice povećava obuhvatni kut. N asuprot drugim metodama, ovdje se može točno odrediti veličina predzatezanja remena. O na se ne mijenja i nakon trajne deformacije remena, jer zatezna remenica slijedi produljena. D odatno naprezanje na savijanje u suprotnom smjeru zbog zatezne remenice skraćuje trajnost reme na. Zatezna remenica ne smije biti zato m anja od male remenice, a osim toga m ora biti cilindrična, kako 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 malom trajnom deformacijom, velika dinamička izdržljivost na savijanje, neosjetljivost na atmosferske utjecaje, na ulja, a po mogućnosti i na kemikalije. Svi ovi zahtjevi ne mogu se ostvariti s jednim materijalom. U zadnje vrijeme izrađuje se remenje od umjetnih masa i višeslojnog materijala, koji otvaraju široke mogućnosti primjene. M aterijali za plosnate remene pretežno s u : 1. Koža, koja ima koeficijente trenja koji drugi materijali jedva mogu doseći. Za izradu kožnatog remenja upotrebljava se goveđa poleđina (goveđa koža s hrpta), koja se štavi ili biljnim štavilima ili štavilom kromovih soli. Prvim postupkom dobiva se obična, a u drugim kromova koža. Kožnati remen štavljen biljnim štavilom označava se sa (L), a kromovom soli sa (C). Za manje opterećene remenske prijenose upotrebljava se obični kožni remen. Krom ni remen je čvršći i može raditi u zraku sa 60 ° 0 vlage. Prem a sadržaju masti u koži razlikuje se standardna koža (S), gipka koža (G) i vrlo gipka koža (HG). S-koža dolazi u obzir kod manjih brzina remena, kod pogona koji se isključuju i kod grubih pogona. G-koža je za normalne i križne prijenose, i prijenose pom oću koničnih remenica. HG-koža je prikladna za sve vrste pogona, a to znači za velike brzine, velike savojne učestalosti, mali razm ak vratila, i mali obuhvatni kut, za zatezne remenice i polukrižne remenske prijenose.

8.1. Prijenos plosnatim rem enom

271

Nadalje se razlikuje suho izduljena koža (T) i mokro izduljeua koža (N). Ova druga očituje u pogonu m anju 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 um jetna svila, najlon i perlon. Tkano remenje ima, nasuprot kožnatom , jednoliku strukturu, a može se izraditi u obliku beskonačne trake, zbog čega im je mirniji rad. Remeni od tkanina osjetljiviji su na rubove i već mala oštećenja mogu dovesti do njegova kidanja. Razne debljine remena dobivaju se slaganjem više slojeva tkanina, koje se vežu šivanjem, lijepljenjem pom oću balate ili gutaperke, ili vulkaniziranjem gumom. Najčešće se upotrebljava remenje od balate. Balata se dobiva kao mliječni sok jednog tropskog drveta, koji sasušen daje elastično ljepilo čime se lijepe slojevi složenih pamučnih tkanina. Remeni od balata su dva do tri puta čvršći od kožnatih remena. Neprikladni su u toplim prostorijama, osjetljivi su na ulje i benzin, a neosjet ljivi na vlagu i prašinu. Ako kaučuk služi kao vezivni materijal, govori se o gumenom remenju (remen guma-tkanina). Ako se navulkanizira tanak zaštitni sloj bune ili perbunana, mogu postati otporni protiv ulja i benzina i mogu raditi na tem peraturi 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 kao poliamid, najlon i perlon. Rijetko se upotrebljava remenje samo od jedne jedine umjetne mase. Najčešće je to jedna beskonačna najlonska traka, koja je zbog povećanja koeficijenta trenja prevučena umjet nom gumom. Takovo remenje je veoma čvrsto i radi praktički bez deforma cija. Mogu se zato postići brzine remena do 100 m/s. Veoma su savitljivi i neosjetljivi prem a mazivima i atmosferskim utjecajima. Prem a novim postupcima spaja se koža i umjetne mase u višeslojni remen. Takav višeslojni plosnati remen sastoji se od jednog sloja kromne kože, koja je u dodiru s remenicom i ima velik koeficijent trenja, jednog sloja najlona velike vlačne čvrstoće, te jednog pokrivnog gornjeg sloja od kromne kože ili gumirane tekstilne tkanine. G ornji 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. Iako je ljepljenje najbolje i najsigurnije, ipak se najviše remenja sastavlja spajalicama, kako bi se u slučaju potrebe moglo nakon trajne deformacije obaviti skraćivanje ili demontaža.

272


Žičane spajalice (si. 299a) su najjednostavnije. Krajevi remena dobivaju žičane zavojnice koje se međusobno tako postave da kroz njih može proći kožnati zatik, koji zglobno povezuje krajeve. Kao dobre pokazale *su se i spajalice u obliku kuke (si. 299b), te kandžaste spajalice (si. 299c). U principu, spajalice u obliku kuke odgovaraju žicanim spajalicama. Umjesto zavojnica utisnute su kuke. Kandžaste spajalice stvaraju krutu vezu. Postoji još čitav niz spajalica za remenje koje se ovdje neće razm atrati.

Slika 299. S pajanje rem ena a) Ž ičana spajalica; b) Spajalice u o bliku k u k a ; d K a n d ža sta spajalica

8.1.3. Cilindrične remenice

Remenice se izrađuju najčešće od sivog lijeva, čeličnog lijeva, lakih metala, od čeličnih poluproizvoda, kao zavarena konstrukcija. Glavne mjere (tablica 91) su standardizirane prema DIN 111 (JUS M.C1.231, 241 i 242). Vijenci (si. 297) se izrađuju cilindrični ili zaobljeni (bombirani). Kod zaobljenih remenica mora se remen naknadno prilagoditi (priljubiti) zaobljenju. Kod kožnatog 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 m oraju okretati a da se ne zanašaju. Remenice treba uravnotežavati statički, a pri brzini od preko 25 m/s i dinamički. Za obodne 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.

Slika 300. Rem enice s rebrom koje povezuju vijenac i glavinu a) sim etrični položaj glavine; h) nesim etrični položaj glavine k o d konzolnog uležištenja rem enice; d s okruglim o tv o rim a na po p rečn o m re b ru ; đ) zavarena izvedba

Razne remenice prikazane na slikama 300 do 302 mogu, prema ugradnji, biti jednodjelne ili dvodjelne. Manje remenice dobivaju poprečna rebra koja

273


povezuju vijenac i glavinu (si. 300), a veće 3 do 8 paoka (si. 301). N a temelju iskustva se kod proračuna broj paoka zaokružuje na veću vrijednost: 0,023 D mm

broj paoka D u mm

(211)

p ro m je r rem enice.

Slika 301. Veće rem enice od sivog lijeva: a) je d n o d je ln a ; b) d vodjelna

Presjek paoka najčešće je eliptičan s odnosom duljina osi a1/a2 = 2 do 2,5 (si. 301). O pasni presjek paoka provjerava se na savijanje. Prem a iskustvu pretpo stavlja se da z /3 paoka nose, a da obodna sila F stvara moment savijanja. Tada je: savojno naprezanje

F -y W • z/3

(212 )

a , u N /m m 2 savojno nap rezan je u n ajopasnijem presjek u p ao k a, F u N vlačno naprezanje rem ena = o b o d n a sila n a rem enici, y u mm k ra k o d sile F d o opasn o g presjeka, n W u m m 3 m om ent o p to ra presjeka p a o k a za eliptički presjek = — a j • 32 « 0 ,1 a f ■a 2, z broj paoka.

Kao dopušteno savojno naprezanje može se uzeti <7 fdop« 0 , 2
274


strukih paoka (si. 301b). Polupaoci se izrađuju debljine « 3 = 0 ,6 površine koja se nakon lijevanja lomi je e s 5 m m .

0

!. Širina

Uobičajeni promjer vijka za spajanje je Ln u mm vv u m m

ds ss 0,2 *J l n - w + 7 mm

(213)

duljina glavine, debljina glavine.

Ako je širina remenice B >0,1 D + 200 mm, onda se stavlja dva reda paoka u razm aku od 0,5 do 0,6 B (si. 302). Uobičajena duljina glavine kod remenica je: LNasl,2 do 1,5 d. Debljina vijenca cilindrične remenice

k «0,005 D + 2 mm,

(214)

Debljina vijenca zaobljene remenice

k « 0,003 D + 3 mm,

(215)

Tablica 91. Glavne mjere remenice u mm prema DIN 111 (JUS M.C1.231, 241 i 242) Širina vijenca H 100

40~j"" 50 ” “

" - i

125

"i I 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 1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5

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

1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3 3,5 4 4 5 5

1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3,5 4 4 5 5 6

1

T

Najveća širina remena b

t

20

25

32

40

50

71

90

O £

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

112

125

140 ; 160

Visina zaobljenosti h 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 l 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 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 1 1 1

l 1

l 1 1 1 1 1

t 1

0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 l l 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1,2 1,5 1,5 2 2

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

U

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 l 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 l 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

«

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

275

M.l. P rijenos plosnatim remenom

Debljina glavine

w = 0 ,4 d + 10 do 15 mm.

(216)

Slika 302. D vodjelna rem enica sa dva reda p a o k a

Slika 303. U ređaji n a slo b o d n o j rem enici a) dvo d jeln a slo b o d n a rem enica uležištena p o m o ću dvodjelnih kliznih b lazina; b) slo b o d n a rem enica uležištena p o m o ću kugličnih ležaja

Slobodne remenice dobivaju ležajne tuljke, uljevke iz bijele kovine, olovne bronce ili valjne ležaje (si. 303).

8.1.4. Proračun Pod prijenosnim omjerom podrazum ijeva se odnos brzina vrtnje rem enica: prijenosni omjer n, u n2 u Dt u D2 u

m in -1 m in -1 m m

i= n l/n2* D 2/D 1

(217)

b rzin a v rtnje m ale rem enice, b rzin a vrtn je velike rem enice, p ro m je r m ale rem enice, p ro m je r velike rem enice.

Uobičajeni su: i'^ 6 za otvorene prijenose, ¿^15 za prijenose sa zateznom remenicom, i ^ 20 za višeslojno remenje. 18'

276


Okretni moment male remenice dobiva se iz snage i brzine vrtnje: Okretni moment male remenice Tj u N m P u W a>, u ra d /s

T1 = P/a)l

(218)

o k re tn i m om ent m ale rem enice, snaga koja se prenosi, k u tn a brzina m ale rem enice = 2 n ■n, sa n, u s - 1 .

Brzina remena

v x D , ■n • n, =R, - c o, (219) x D 2 n - n 2 = R 2 -Q)2

v u m /s

D[, Đ2

m R y, R 2 u m n t , n2 u s ' 1 <»!, co2 u ra d /s u

brzina rem ena « o b o d n a b rzin a o b a ju rem enica, prom jeri rem enica, polum jeri rem enica, brzina vrtnje rem enica, k utne brzine rem enica.

Obuhvatni kut kod male remenice izračunava se za: otvoreni prijenos

B D2- D l c o s - = ----------- . 2 2a

, krizni prijenos

./? —180° s in ----------- = ----------2 2a

D j, D 2 a u m

(220) D y + D2

(221

vidi legendu za jed n a d žb u (219), ra zm ak osi (vidi si. 296, str. 268).

Remen je na vučnom ogranku opterećen vučnom silom F y vlačnim naprezanjem
(222>

d o p u šte n o naprezanje vučnog o g ra n k a, d o p u šte n o vlačno naprezanje za m aterijal rem ena p rem a tablici 92, savojni m odul elastičnosti m aterijala rem ena p rem a tablici 92, debljina rem ena, pro m jer m ale rem enice, gustoća m aterijala rem ena prem a tablici 92, b rzin a rem ena.

Da remen ne bi bio prekomjerno savijan i time se kratio njegov vijek trajanja, potrebno je da se ne prekoračuje odnos s/Dy dan u tablici 92 za razne materijale remenja. Debljina remena s je veličina koja zalisi O d materijala (vidi tablicu 92).

HB U ?O Î

uatudj g g g

g © <7

-g

f«1

g ?

e+\ ?

r*i

dlusiudj ouirçx g

00 © V)

« C u & u a E

JS

« c V T 3 g

00 ©

fN

fN

o *3 u U

Iß xj « c 3 > cd

s g

Z 35000 45000 45000 80000

3000 3500 3750 S500

”«3

afusuidj oups^x

45000

© r-

g

g g g

R (N fN

rS IA r-

© 00

8 s£>

IN

in

©'

1 cd S -o o

C

*

f g

25000

i 25000

25000 •

© r-

25000

A

4000

25000

4000 95000 §

4000

4000

3000

5000

5000

!

n

0,5

1,25

1,15

0,75

vidi koža

0,15

0,3

0,95

...

0,3

0,8

0,5 0,35

1,25

i

1 i

0,5

0,9

5000 5000 5000

223

0,9

5000

4000

135000

5800

1

j 1

| Jednadžba

(suho)

6000

7000

5000

120000

5800

5300

25000

2500

Z

1

-

© m g © 00 © 00 g

? 1 £

s “ “

-

-

>K O ¿X

J

‘S

3

£ £ E -; ô ” . a , '! ’

,

s s | 8. g

¡ M g » = Z S 'S •§

-

g Ö

#

1

1

i «

l) 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. Kao proračunski presjek uzima se samo vlačni sloj

0,04

© f0,06

g

0,05

;

© rs

ç

-

e*i ©”

guma

Ç o,o5

© 0,04

g ©* 0,04

g ?

0,05

g or© r-

0,4. .

,

0,033

V) CN *r> o

»o

Nylon, perlón

o v"i -

Lan-ramija-Reyon i p (beskrajno tkano)

C/Î fN

o r?

dlaka

ca

o g

©

Devina

f»1

o

Pamuk

S

s

4 i 5

g

Balata-pamuk

o (N

; Balata-uže od korda

© 0,035

a

Guma-pam uk

." I z 0,05

0,04

o VI

Guma-balata-pamuk

0,033

ir> 0,05

Q 'S*

HGC

«/■>

HGL

- &

Veoma gipki

CL

Gipki

V m/s

u cu 3

Standardni

s mm

0 c -2 •c*

001

Vrst remena a i

«O/■> ' o'

10‘0

remena

b^ S'hu z o. ©'

I0‘0

92. Tehnički podaci (srednje vrijednosti) plosnatih

Ta 00

00006

Tablica


277

278

S. R em en ski i lančani prijenosnici

Tablica 93. F aktor opterećenja e, za strojeve raznih vrsta, snaga i zaleta Vrst stroja Male tokarilice, strojevi za okruglo brušenje, glodalice, bušilice i centrifuge

1 . . . 0,9

Lagani pogoni Srednje tokarilice, brusilice, glodalice, centrifugalne sisaljke, puhala, transportne trake, rotacioni tiskarski strojevi

0,9 . . . 0,85

G rupni pogoni. Velike tokarilice, automatske tokarilice, brusilice za ravno brušenje, glodalice, bušilice, štance, brzohode preše, strojevi za obradu drveta (osim pile jarmuče), 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

0,8

Srednji pogoni Dubilice, brzohodne blanjalice, male i srednje preše za tlačenje i izvlačenje, mali vaijački stanovi, provlačilice, tiještilice, stapni kompresori, stapne sisaljke, tkalački stanovi za lake tkanine, veliki strojevi za pranje, miješalice i mlinovi za cement, pile jarm ače (gater), kružne pile u poljoprivredi i građevinarstvu, strojevi u ciglanama, strojevi za usitnjavanje materijala srednje tvrdoće

Teški 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 otporim a pri radu, npr. teški vaijački stanovi i slično

0,5

D obro procjenjivo, promjene male Teže procjenjivo ili kratkotrajna opterećenja Kratkotrajno opterećenje do 50% 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 alo i kratkotrajno M alo pri maloj učestalosti ukapčanja M alo 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 1 . . . 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 c , . U tom slučaju se za korekcioni faktor odabire c, = 1 . . . 0,9. Inače za cx treba birati najmanju vrijednost prema vrsti stroja, snazi i načinu zaleta!

Tablica 94. Korekcioni faktori r 2 i c3 za uvjete okoline i položaj prijenosnika Uvjeti okoline

Cl I 0,9

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

0,8 0,7

Smještaj pogona r 3 K oso pod 45° 0,9

okomito-uspravan 0,8

Pogon vodoravan, c>pterećeni dio remena dolje gore 0,9

1

polukrižani 0,8

279


Pokazalo se da koeficijent trenja kožnog remena, kao i onog koji ima samo dodirni kožni sloj, nije konstantan već raste s brzinom remena. To je zbog toga što remen pri većim brzinama ima manje vremena za svoje produljivanje i skraćivanje na remenicama i zato manje puže, dakle bolje prianja.

/ v u m /s

fa k to r p rian jan ja = 0 ,0 1 2 pri ra d u n a u n u tarn jo j strani kože (norm alni slučaj!), = 0 ,0 2 p ri ra d u n a vanjskoj strani, brzina rem ena.

U graničnom se slučaju može prenijeti vlačna sila F = F 1—F 2 (vidi si. 296). Ako se ovo svede na jedinicu širine remena, dobiva se specifična nazivna vlačna sila FN= F / b > - s — tt 2 - s, gdje b znači širinu remena, a s debljinu remena. Pom oću Eytelweinove jednadžbe može se izračunati snaga koja se u graničnom slučaju može prenositi remenom širine 1 cm: specifična nazivna snaga P N u W /cm

s u cm

¡3 u ra d v u m /s

PU—FN ■v = o ldop ■s

v

(224)

korisna snaga k o ja se u graničnom slučaju m ože p renositi p o cm širine rem ena, d o p u šte n o naprezanje u vučnom o g ra n k u prem a jed n a d žb i (222), deb ljin a rem ena, koeficijent tren ja p rem a tablici 92, o b u h v a tn i k u t n a m aloj rem enici [jed n a d žb a (220), o d n o sn o (221)], b rzina rem ena prem a jed n a d ž b i (219).

Prem a ovoj specifičnoj nazivnoj snazi ne smije se još odrediti širinu remena; treba uzeti u obzir i moguće preopterećenje, uvjete okoline, te stanje pogona. Stvarno potrebnu širinu remena treba izračunati iz jednadžbe: (225)

širina remena P

b u cm P u 'k W P N u kW /cm

Cl Cl c3

n

' C 1 ' C2 ‘ C 3

p o tre b n a širina rem ena, sn ag a k o ja se prenosi, specifična nazivna snaga rem ena p re m a jed n a d ž b i (224), fa k to r o p terećenja zavisan o d vrste stro ja, snage i n a čin a u brzavanja, p rem a tablici 93, ko rek cio n i fa k to r za uvijete o k o lin e p re m a tablici 94, korekcioni fa k to r za vrst p o g o n a p rem a tablici 94 (za pogone sa zateznim rem enicam a je c 3 = 1).

, . kriznog prijenosa

D.+D2 B = j8 — — —- + 2a ■sin ^

(227)

280

8. R em en sk i i lančani prijenosnici

L„ u m m ¡S u ra d £>! u m m D 2 u mm a u mm

n o m in a ln a d u ljin a rem ena (u n u ta rn ja d uljina rem ena), o b u h v a tn i k u t k o d m ale rem enice, p ro m je r m ale rem enice, p ro m je r velike rem enice, ra zm ak 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 m ontažnom zatezanju. Razmak osi treba tako podešavati da se održava unutarnja duljina. K od nedovoljno elastičnih remena treba bezuvjetno predvidjeti mogućnost nastavljanja razmaka osi a, osobito kod kratkih prijenosa ili beskonačnog remenja, npr. pom oću priteznica. M ogućnost mijenjanja razm aka osi treba da iznosi najm anje + 3 % do —1,5% duljine remena. M ogućnost podešavanja razm aka osi može se zanem ariti kod remena od poliestera ili poliamida. P od 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' = vZ/L„

f s u s ' 1 savojna učestalost rem ena, v u m /s b rzin a rem ena, Z bro j rem enica u pogonu, L u u m u n u ta rn ja d ebljina rem ena [jednadžba (226), o dn. (227)].

Slika 304. N a sta ja n je sile k o ja opterećuje v ratilo

Savojna učestalost određuje trajnost remena. Zbog toga treba nastojati da se ne prekorači dopuštena učestalost savijanja prem a tablici 92. Sile u ograncim a F x i F 2 daju rezultirajuću silu osi f A, koju m oraju preuzeti vratila (si. 304). Budući da se zbog najčešće nedovoljno poznatih sila predzatezanja u remenu ne može točno izračunati sila osi, uzima se po iskustvu: Tablica 95. U nutarnje duljine L v u mm za beskrajno plosnato remenje prem a D IN 387 (JUS M.C1.231 i 232) (suho i masno) i ISO-preporuke R 63 (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*

H.I. Prijenos plosnatim remenom

281

kod predzatezanja remena elastičnom deformacijom remena F A %4F, kod zatezanja remena F Ax 3 F , a kod zatezne remenice FA&2F, ako F = P/v označa va vučnu silu (= obodnu silu, si. 304).

8.1.5. Remenski prijenos sa zateznom remenicom

Prijenos zateznom remenicom u odnosu na otvoreni prijenos pruža slije deće prednosti: manje predzatezanje, autom atsko izjednačivanje duljine remena, veći obuhvatni kut, m anja opterećenost remena pri maloj snazi i u stanju mirovanja, kada se zatezna remenica odigne. Nedostaci: brz zam or zbog naizmjeničnog savijanja remena, veća sa vojna učestalost zbog zatezne remenice i zbog često malog razm aka vratila.

!----------------------a ---------------------- Slika 305. Shem a rem enskog prijenosa sa zateznom rem enicom

Slika 305 pokazuje shematski remenski pogon sa zateznom remenicom. 1 za njegov proračun vrijedi poglavlje 8.1.4. Prom jer zatezne remenice treba da bude što veći, da remen ne bi bio prejako savijan. Zato se promjer odabire tako da ne bude manji od prom jera male remenice. Zatezna' remenica m ora biti uvijek cilindrična, kako bi se izbjeglo savijanje remena po širini. Ako su, međutim, obje remenice cilindrične, može se zbog potrebnog vođenja remena učiniti iznimka. Zateznu remenicu treba postaviti na slobodni povratni ogranak remena, jer je naprezanje na vučnom ogranku veće. Osim toga se ne smije zateznu remenicu staviti preblizu remenicama, kako bi se remen mogao oporaviti od jednog savijanja do savijanja u protivnom smjeru. Uobičajena je: udaljenost zatezne remenice (229 b)


282

Kod remenica do Dj = 500 mm uzima se e t = 250 do 300 mm, kod dvostru kih i višestrukih remena, kao i za D j> 5 0 0 mm uzima se e t = 400 do 500 mm. Uvijek treba d a je e2> e 1! Duljinu remena treba tako odabrati da je obuhvatni kut /? dovoljno velik (uobičajeno /J%180°) i da sama zatezna remenica dovoljno jako zakrene remen (uobičajeno 2
već malo raste zanje remena zahtijeva povećanje utega.

Slika 306. Z atez n a rem enica op terećen a o p ru g o m (Heinrich Desch KG, Neheim/' H usten)

Tlačna sila F 3 zatezne remenice m ora da bude tako dimenzionirana da ostvari silu F 2 u slobodnom ogranku: sila u slobodnom ogranku f

P N u W /cm i> u cm

U, P v u m /s

_

(230)

sila u slo b o d n o m p o v ra tn o m o g ran k u , specifična nazivna snaga prem a jed n a d ž b i (224), širina rem ena, vidi legendu jed n a d žb e (224), b rzin a rem ena p rem a jed n a d ž b i (219).

Tlačna sila zatezne remenice

F 3 = 2F2 ' cos ep

(231)

Utege zatezne remenice treba tako postaviti, da u svakom pogonskom položaju zatezne remenice, a to znači da pri svakoj promjeni položaja zbog produljenja remena, treba po mogućnosti da održi konstantnu silu u povratnom ogranku F 2. Slika 306 prikazuje izvedbu zatezne remenice opterećene oprugom.

283

8.2. Prijenos s klinastim rem enom

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 potpuno prijenosima klinastim remenjem. U alatnim strojevima i m otornim vozilima upotrebljavaju se umjesto pijenosa s plosnatim remenjem samo prijenosi s klinastim remenjem. Klinasto remenje ima u odnosu na plosnato, pri istoj sili kojom remen tlači na remenicu, približno trostruku sposobnost prijenosa, blago puštanje u rad, i praktički vuku bez puzanja. M ogu raditi s malim obuhvatnim kutom , i na taj način omogućuju velik prijenosni odnos. Potreban 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 kod prijenosa klinastim remenom. Kut profila remena manji od a = 20° djelovao bi samokočno, i takav remen jako bi se habao, a i radio bi s lošim stupnjem iskoristivosti. Kutovi profila su zato a se 36°. a) ob

oooo c

ttcfcabOoooooi OOOo/

0OO<0<0QCfck?O.OOOQ

Slika 307. D jelovanje sila n a klin asto m rem enu

Slika 308. Presjeci klin astih rem ena a) b e sk o n ačn o g rem ena (paket-k o rd rem en ); b) k o n a čn o g rem ena

Klinasti se remen pri prijelazu preko remenice savija, što znači da se s vanjske strane rasteže, a s unutarnje sabija, tako da se kut profila prem a stanju kada je remen ispružen smanjuje, to više, što su manje remenice. Budući da remen m ora potpuno rialijegati na bokovima, treba odgovarajuće prilagoditi utor remenice (D IN 2217, odn. JUS M.C1.250, 253, 255, 263 i 265, D IN 2211 odn. JUS 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 jedan iznad drugog), koji djeluju kao vlačni elementi u zoni najvećeg opterećenja (si. 308 a). U obliku zavojnice izrađeni ulošci upletanih tekstilnih niti uloženi su u kaučuku, a dobiveni profil om otan je tkaninom. Budući da se profili dobivaju vulkaniziranjem u kalupima, upućeni smo na norm irane profile i duljine. U industriji autom obila, a u novije vrijeme i u strojogradnji, zamijenjen je normalni beskonačni klinasti remen D IN 2215 (JUS G.E2.053) s uskim beskonačnim klinas tim remenom D IN 7753 (JUS G.E2.063) (oba u tablici 96).

284


Uvidjelo se da normalni klinasti remen sudjeluje samo jednim dijelom svog presjeka u prijenosu snage (šrafirani dio na si. 309), tako da je uski klinasti remen mogao dobiti samo 1/3 površine presjeka norm alnog klinastog remena. Zato je uski klinasti remen potisnuo normalni klinasti remen. Veća sposobnost prenošenja snage dolazi otuda što su ulošci upletenih tekstilnih niti smješteni u neutralnoj zoni klinastog remena i zato se pri prijelazu preko male remenice ne razvlače. Zbog zakrivljenosti otpada prema tome naknadno vlačno naprezanje. Da bi se u većoj mjeri izbjeglo vlačno naprezanje pri prijelazu preko male remenice, zamijenjena su pojedinačno uložena tekstilna vlakna jednom tekstilnom niti izrađenom u obliku zavojnice.

Slika 310. S pajanje k o n a čn o g k lin a sto g rem ena

k lin a sto g rem ena

Tablica 96. Dimenzije norm alnih i uskih klinastih remena u mm

Beskrajno normalno klinasto remenje D IN 2215 (J V S G.E2.053) i konačno normalno klinasto remenje Nazivna Širina b

5

6

8

10

13

17

20

25

32

40

50

h

3

4

5

6

8

U

12,5

16

20

25

32

max k

1

1,5

2,5

2,5

3

3

3,5

4

4

max H

5

6

7,5

9,5

12,5

15

21,5

27

18

4,5

4,5 32

40

Usko klinasto remenje D IN 7753 (JU S G.E2.063)za opće strojarstvo i za motorna vozila Kratica

strojo gradnja2) m otorna vozila

G ornja širina remena

S PZ 9,5

SPA 12,5

9,7

12,7

Aktivna širina remena Visina remena

*) Prilagođeno kutu utora prema D IN 2217 (JUS M.C1.250, 253, 255, 263 i 265. 2) Oznaka SPZ, SPA, SPB, SPC su ISO kratice.

16,3

18,6

22

8.2. Prijenos s klinastim remenom

285

Normalni konačni klinasti remen D IN 2216 (tablica 96) sastoji se od spiralno smotanog gumiranog platna (si. 308 b) koje se vulkanizira u kalupima po duljini. Cio presjek ispunjen je tkaninom koja nosi, zbog čega je manje gibak. N a slici 310 prikazan je uobičajeni način spajanja konačnog klinastog remena. K od prijenosnika s kontinuiranom promjenom prijenosnog omjera upo trebljava se široki nazubljeni klinasti remen (si. 311) s kutom profila a = 30 do 33°. Njegova struktura odgovara norm alnom klinastom remenu s uloškom od upletenih tekstilnih niti. Velika širina potrebna je za radijalno pomicanje remena, što se ostvaruje aksijalnim pomicanjem dijeljene remenice (vidi si. 315). Široki nazublje ni klinasti remen naročito je pogodan za male remenice, jer dobro prianja uz stijenke utora. Izrađuje se kao visokoučinski široki klinasti re men, slijedećih dimenzija: b x h — 26,3 x 8, 33,1 x 10, 41,7x 12,6, 50x 15,5,52,5x 15,9 i „... , ,, x. ... . . . . 73x17,5 mm (isporučuje Heinrich Desch KG. Slika 311. N azubljeni kliXT . • Tr - . \ n asti rem en Neheim-Husten). Klinasto remenje može raditi na pogonskoj temperaturi do približno 80 °C.

8.2.2. Remenice za klinaste remene Utori za normalne klinaste remene standardizirani su u D IN 2217, (JUS M.C1.250, 253, 255, 263 i 265), a za uske klinaste remene u D IN 2211 (JUS M.C1.263) (tablica 97). Remenice se liju, zavaruju ili se, kao što je uobi čajeno u autom obilskoj industriji i masovnoj proizvodnji, prešaju od lima. Razne izvedbe prikazuje slika 312. Za dimenzije glavina i paoka vrijedi ono što je rečeno u 8.1.3. strana 272. Za norm alne slučajeve prom jer male remenice

Slika 312. R em enice za k lin asto rem enje a) s jed n im u to ro m lijevana; b) s jed n im u to ro m lem ljena; f) s jed n im u torom to čk a sto z av a ren a ; d) s više u to ra lijevana; e) s više u to ra lijevana, za konične završetke v ra tila; f) s više u to ra , tisk an a o d lim a

ne bi smio da bude manji od najmanje dopuštenog promjera. Ako se izuzetno m ora 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 utora.

286


Za obodne brzine do 35 m/s zadovoljavaju uobičajeni materijali remenica (sivi lijev). Iznad toga potrebni su vrlo čvrsti m aterijali (čelični lijev, čelik). Do obodne brzine od 25 m/s dovoljno je samo statičko uravnotežavanje, a preko toga po trebno je dinamičko uravnotežavanje.

Slika 313. Pom ične klinaste rem enice za p o m ak : a) p o m o ću n a v o ja : b) o duzim anjem uložnih p lo čica

Slika 314. V arijato r s klinastim rem enom (C. uW. Berger, M arienheide/R hld.)

Slika 315. R em enice za široke klinaste rem ene (Heinrich Desch KG, N eheim -H iisten) a) k ru ta rem enica; b) po m ičn a rem enica

Slika 313 prikazuje dvodjelne pomične klinaste remenice. Okretanjem matice ili vađenjem uložnih pločica povećava se radni promjer. N a taj način mogu se

287


klinasti remeni zatezati nakon trajne deformacije. Zbog toga se nešto mijenja prijenosni omjer. Prijenosi s više remena zatežu se naknadno promjenom razmaka vratila, ukoliko to nije pogon sa zateznom remenicom. Kao zatezna remenica služi glatka cilindrična remenica, koja iznutra ili izvana pritišće na povratni ogranak remena. Sa zateznom remenicom s unutarnje strane smanjuje se obuhvatni kut, ali se remen ne savija u suprotnom smjeru i njegova trajnost je time veća. Na slici 314 prikazane su pomične polovine remenica za norm alan i uski klinasti remen u radnom položaju. K od glatkih remenica bez proreza treba uzeti široke klinaste remene (si. 315). K ao što je vidljivo, može se i ovdje mijenjati prijenosni omjer u određenim granicam a kontinuirano. Slika 315 a prikazuje krutu remenicu za široki klinasti remen, slika 315 b pomičnu (upornu) remenicu za široki klinasti remen. Polovine remenica mogu se aksijalno pomicati, a izložene su pritisku opruga. Varijator za kontinuiranu promjenu prijenosnog omjera sastoji se od dvije remenice prema slici 315. Variranje brzine vrtnje vrši se prom jenom razm aka osi za vrijeme pogona pom oću kliznih vodilica m otora (jedna remenica nalazi se na rukavcu motora). Bočni pritisak remena prilagođuje se zbog pomičnih remenica, autom atski zavisno od okretnog momenta. Uobičajen je prijenosni omjer 1:3. Tablica 97. Dimenzije klinastih remenica u mm prema DIN 2211 (JUS M .C l.263) za usko klinasto remenje DIN 7753 (JUSG.E2.063)

n

\ r t i /

<1

f f + i j d j f

y

A

j j

1“ w

m

1

m

, 1

1

~r~\ K ratica za profil remena Upotrebljivo za remenje prema D IN 2215, D IN 2216, (JUS G.E2.053)

najmanje

najmanje

SPZ 9,5

10

SPA 12,5

SPB

SPC

19

13

17

-

22

A.

8,5

11

14

16

19

b*

9,7

12,7

16,3

18,6

22

c

2

2,8

3,5

e

12±0,3

15 ± 0,3

19 ± 0 ,4

f

8 + 0,6

10+0,6

12,5 + 0,8

14

18

t

11

4,8

4 22

+ 0,4

14,5 + 0,8 20

34° za aktivni prom jer1) 38'

63 do 80 > 80

90 do 118 >118

140 do 190 >190

180 do 250 >250

D opušteno odstupanje za a= 3 4 ° u 38"

± lc

+ 1°

+ 1°

± r

“

*) u gradnji m otornih vozila može se u izuzetnim slučajevima d«* smanjiti za 10% a izuzetkom pri i š 1,2.

26 ±0,5 17 + 1 24 224 do 315 >315 ±30'

288


8.2.3. Proračun

Slika 316 prikazuje princip prijenosa klinastim remenom. Proračunavanje prijenosa s uskim klinastim remenom norm irano je prem a D IN 7753 (sada u pripremi) (JUS G.E2.063), a može se primijeniti i na normalne klinaste remene.

Slika 316. S hem atski p rik az prin cip a p o g o n a klin astim rem enom

Pod prijenosnim omjerom podrazum jeva se odnos brzine vrtnje pogonske remenice prema gonjenoj. Zbog jednostavnosti označit će se prijenosni omjer kao odnos brzine vrtnje ni manje remenice prem a brzini vrtnje n2 veće reme nice: prijenosni omjer i = n l /n2x d 2/ d l (232) n, u m in -1 n2 u m in -1 dl d2

brzina vrtnje m ale rem enice, b rzin a vrtnje velike rem enice, aktivni p ro m je r m ale rem enice, aktiv n i p ro m je r velike rem enice.

Prijenosni omjer ( = 10 posve je moguć. Iznad toga potrebne su zatezne remenice. Pogonske brzine vrtnje elektrom otora su: 700, 950, 1450, 2800 m in -1 . Brzina remena v u m /s d 2, d 2 u m n ,, n2 u s ~ 1

v ^ d 2 ■n • n2x d 2 • n ■n2

(233)

brzina rem ena, aktiv n i p ro m jeri rem enica, brzine vrtnje rem enica.

Optimalna brzina remena za najpovoljniji prijenos snage je za normalne klinaste remene kod r = 20 m/s, a za uske klinaste remene kod približno v = 30 m/s. Ne preporučuje se brzina ispod v = 2 m/s i preko v = 30 m/s, odnosno 40 m/s. Uski klinasti remen može se u izuzetnim slučajevima upotrijebiti za brzine preko v = 60 m/s. Obuhvatni kut manje remenice može se izračunati za otvoreni remen iz: co d 2, d y u m m e u mm

2

2e

aktiv n i p rom jeri rem enica, o d a b ra n i razm ak osi prijenosnika.

(234,

289


Kut nagiba vučnog i slobodnog ogranka remena (si. 316) je y = 90° r

B 2

odn.

n

B

2

2

- rad —

S odabranim razm akom osi može se izračunati: aktivna duljina klinastog remena La = 2e ■sin ^ + —(ii2 + d i ) + —(i/2 —¿i) -/ u rad

(235)

kut n agiba vučnog i slo b o d n o g o g ra n k a rem ena (vidi p reth o d n e podatke).

Za beskonačne uske klinaste remene u strojarstvu m oraju se prema tome birati standardne aktivne duljine (vidi tablicu 101, str. 292). Za m otorna vozila izrađuju se uski klinasti remeni standardiziranih vanjskih duljina, u veličinama navedenim u tablici 101. Za profil remena 9,5 je Lv= La+ l l mm, za profil 12,5 je Lv= La+ 16mm. Primjer označavanja uskog klinastog remena SPZ a ZLa = 710 mm: uski klinasti remen S P Z 710 Lw D IN 7753 (JUS G.E2.063), za uski klinasti remen 9,5 sa L v— 710 mm: uski klinasti remen 9,5 x 710 La D IN 7753 (JUS G.E2.063). K od beskonačnog normalnog klinastog remenja standardizirana je unutar nja duljina L^. Za njih važe također vrijednosti iz tablice 101. Kod njih je L„ = Lv—c i to za profil 5 6 8 10 13 17 20 25 32 45 50 c= 9 ,5 12,5 15,5 19 25 38 41 50 63 82 100 mm Prim jer označavanja normalnog klinastog remena 8 sa Lu = 710 m m : klinasti remen 8 x 710 D IN 2215. Remeni m oraju biti predzategnuti, tako da puzanje ne iznosi više od 1 %. Kod prijenosa s više remena ne smiju se aktivne duljine pojedinih remena m eđusobno razlikovati više od «0,15% , jer se inače preopterećuje najkraći remen. Ako nema pomičnih remenica koje omogućuju naknadno zatezanje, ili ako nema zateznih remenica, m ora se predvidjeti mogućnost promjene raz m aka vratila od x = 0,03 L a i >>= 0,015 L a (vidi si. 316). Konačni razm ak vratila e može se izračunati nakon preoblikovanja jednadž be (235), pri čemu m ala prom jena obuhvatnog' kuta /i općenito ne igra ulogu. D IN 7753, (JUS G.E2.063) preporučuje za razmak vratila

e > 0 ,7 (d2 + d 1) pri e < 2 { d 2 + d l ).

Pri dimenzioniranju prijenosa treba uzeti u obzir udarna 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 odabrati prem a tablici 100, na strani 292. Taj faktor ovisi znatno o karakteristici pogonskog i radnog stroja. On, međutim, ne uzima u obzir posebne uvijete pogona, kao što su zatezne ili vodeće remenice, te nepovoljne uvijete okoline. U ovakvim posebnim slučajevima, kao i kod većih m omenata 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, tada treba vrijednost za c2 odrediti prema stupcu „lagani pogoni“. N a slici 317 dane su, u ovisnosti o udarnoj snazi P • c2, brzini vrtnje n 1 male remenice i aktivnom promjeru d 1, smjernice za izbor profila uskog klinastog remena. min'1 5000 (000

1 3150 I 2500 c

2000

-§ ¡600 | 1250

«

1000

§ 800 ' I - 630

§ 500 'i! (00 315 250 200

"" 3,15

6,3

12,5

"" ~ 31,5 ” "" 100 760 250 (00 udarna snaga P- c} — kW Slika 317. Sm jernice za izbor profila uskih k linastih rem ena p re m a D IN 7753 (JU S G .E 2.063)

Prema D IN -norm am a date su u tablici 98, nazivne snage P N koje je moguće prenijeti jednim remenom u ovisnosti o brzini remena v. Nazivne snage odnose se na prijenose s uskim klinastim remenima sa srednje velikim aktivnim promjerima d i, s kojim a se kod realnih brzina vrtnje od 6000 do 2800 m in-1 može postići brzina remena t; = 40m /s, pri obuhvatnom kutu /?= 180°, tj. pri prijenosnom om jeru i= 1. K od normalnih klinastih remena dano je P N za aktivne promjere ^ za a = 30 m/s. Ovo iznosi za profil 5 dimm —22

6 8 10 13 32 45 63 90

17 20 125 180

25 250

32 40 50 355 500 710 mm

Što je manji obuhvatni kut P, remenski prijenos prenosi i m anju snagu. Navedeni utjecaj dat je faktorom obuhvatnog kuta c, u tablici 99. Povećanjem aktivne duljine remena La povećava se sposobnost prenošenja, jer se time smanjuje učestalost savijanja, a povećava trajnost remena. Taj utjecaj obuhvaćen je faktorom duljine c3, prem a tablici 101. Nadalje, sposobnost prenošenja snage raste (ili pada) s većim (ili manjim) aktivnim promjerom d 1. Njihov utjecaj obuhvaćen je kod uskih klinastih remena faktorom djelovanja c4 prema tablici 102.

291

8.2. Prijenos s klinastim rem enom

I prijenosni omjer ima svoj utjecaj. Kod prijenosa s uskim klinastim remenjem obuhvaćen je taj utjecaj s faktorom prijenosnog omjera c 5, naveden u tablici 103, strana 294. S porastom prijenosnog omjera smanjuju se na većoj remenici savojna naprezanja remena. Tablica 98. Nazivne snage P N u kW za uske i normalne klinaste remene Uski klinasti remen DIN 7753 (JU S G.E2.063) u m/s

S PZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

u ms

S PZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

t* m/s

S PZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

1 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 2.8 3,1 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

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

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

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

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 11.3 11,4 11,5 11,6 11,6 11,6

10,7 11.1 11,4 11,8 12.1 12,5 12,7 12,9 13,1 13,2 13,3 13,3 13,3 13,2

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

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 50 60

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 1,7

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

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 11.4 10,9 10,4 9,8 9,2 8,5

17,3 17,0 16,5 16,0 15,3 14,5 13,6 12,9 12,0 11,0 10,0 9,0

10,2

Normalni beskrajni remen DIN 2215 (JU S G.E2.053) 1

V

6

5

trt s

,0

13

17

20

25

0.14 0.27 0,40 0,53 0.64 0,74 0.81 0,88 0,88 0,95 0,88 0,81 0,74 0,66 -

0.26 0.54 0.81 1,03 1.25 1,47 1,72 1,70 1,91 2,00 2,00 1,91 1,84 1,70 1,47

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 1.40 2,06 2,72 3,31 3,83 4,27 4,65 4,94 5,09 5,16 5.00 4,80 4.41 3,75

1,10 2,21 3,24 4,20 5,10 5,90 6,64 7,22 7,65 7,90 8,04 7,60 7,45 6,85 5,90

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 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

■

2

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

0,037 0,074 0.11 0.14 0.16 0,18 0,19 0,20 0,19 0.18 0,15 0,11 0,059

0.018 0,035 0.050 0.063 0,074 0.08 0.08 0.08 0,074 0,059 0.037

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

_ -

_

-

-

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

Konačni normalni klinasti remen DIN 2216 i c m/s

2 4 6 8 10 12 14

8

10

13

17

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

0,21 0,42 0,82 1,20 1,56 1,90 2,17 2,40

20

22

0,30 0,38 0,60 0,77 1,20 1,52 2,21 1,75 2,87 2,28 2,74 3,47 3.13 ! 3,78 3,47 1 4,36

25

32

r ms

8

10

13

17

20

22

25

32

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 8,65

16 18 20 22 24 26 28 30

0,48 0,51 0,52 0,53 0,52 0,49 0,45 0,38

0,97 1,01 1,03 0,98 0,91 0,81 0,65 0,45

1,65 1,71 1.72 1,67 1,55 1,37 1,11 0,77

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

Tablica 99. Faktori obuhvatnog kutu e, za pogone s klinastim remenjem O buhvatni kut 0 Beksrajni klinasti remen c t Konačni klinasti remen c,

19*

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

1

0,98

0,95

0,92

0,89

0,86

0.82

0.78

0,73

0.68

0,63

0,58

1

0,98

0,95

0,91

0,87

0,82

0.77

292


Uzimajući u obzir sve navedene utjecaje, može se izračunati: potreban broj remena

z = --------

P ■c

^*n ' c i ' C 3 ‘

P u kW P N u kW

(236) ca

' C5

snaga k oju treb a prenositi, nazivna snaga jed n o g rem ena prem a tablici 98,

TJablica 100. Faktor opterećenja c2 za pogon $ klinastim remenjem prema D IN 7753 (JUS G.E2.063) Pogonski strojevi B A za dnevno trajanje po gona u h za dnevno trajanje pc gona u h preko 10 preko 10 do 10 preko 16 preko 16 do 10 do 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 brusilic.), 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

1

U

1,2

1,1

1,2

1,3

1,1

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 pomoćnom fazom za pokretanje, trofazni motori s direktnim ukopčavanjem, zvijezda-trokut sklopkom ili kliznim prstenom ; istosmjerni paralelni m otori; motori s unutarnjim izgaranjem i turbine sa rt > 600 min " ‘ Grupa B: izmjenični i trofazni motori s velikim poteznim momentom (više od dvostrukog nazivnog mom enta), npr. jedno fazni motori s velikim poteznim momentom, istosmjerni serijski m otori u serijskom ili kompaundnom spoju; motori s unutarnjim izgaranjem i turbine sa 600 m in-1

Tablica 101. Faktori duljine

za uske klinaste remene prema DIN 7753 (JUS G.E2.063)

o mm

S PZ 9,5

SPA 12,5

630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 2500 2800

0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,93 0,94 0,96 1 1,01 1,02 1,05 1,07 1,09

0,81 0,83 0.85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,96 0,98 1 1,02

1) Za profile 9,5 i 12,5 treba uzimati La

SPB

0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96

19

0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0.94

SPC

0,83 0,86 0,88

O mm

S PZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

3150 3350 4000 4500 5000 5600 6300 7100 8000 9000 10000 11200 12500

1,11 1,13

1,04 1,06 1,08 1,09

0,98 l 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14

0,96 0,97 0,98 1 1,03 1,05 1,07 1,09 1,10 U12 1,14

0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1.12 IJ4

293

8.2. Prijenos s klinastim remenom ci c2 c3

fa k to r o b u h v a tn o g k u ta prem a tablici 99, fa k to r opterećenja prem a tablici 100, fa k to r duljine za uske klinaste rem ene p rem a tablici 101, a za norm alne klinaste rem ene je c 3 = 1, fa k to r djelovanja za uske klinaste rem ene p rem a tablici 102, za n orm alne klinaste rem ene je c4. = d 1/ d lmi„, a k o je d x < d | mln, inače se uvijek uzim a c4 = l , a rf, min vidi n a stranici 290, fa k to r prijen o sn o g om jera, za p o gone uskim klinastim rem enim a p rem a tablici 103, a za n o rm aln e rem ene je c 5 — 1.

c4

c5

Tablica 102. Faktori djelovanja c4 za uske klinaste remene prema DIN 7753 (JUS G.E2.063)

1/) — N a. cc E© £

ri < a. C/5 iB © £

ea 0» r E 2 Oh

©V (S o £

u ce

700

800

0,29 0,28 0,37 0,35 0,46 0,44 0,54 0,53 0,63 0,63 0,75 0,74 0,87 0,87 1 1 1,18 1,18 1,35 1,35

Brzina vrtnje nk u min 1200 1450 1600 2000 2400 | 2800 3200 1 3600 4000 , 4500 ; 5000 5500 f6000 i 0,26 0,26 0,25 0,25 0,24 0,24 0,24 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,24 0,24 0.25 0.27 0,34 0,34 0,33 0,33 0,33 0,33 0,32 0,32 0,32 0,32 i 0.32 0,33 0,34, 0,34 0.37 0.40 0,43 0,43 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0.43 ; 0.43 0,45 0,47 0,50 0,54 0,53 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0.53 0.54 0,55 0,56 0.59 0,62 0.67 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0.62 0,63 0,63 0,64 0.65 0,67 ; 0.69 0,73 0.78 0,74 0,74 0,74 0,74 0,73 0,73 0,74 0,74 0,74 0,75 0,75 0.77 0,78 0.81 0.84 0,88 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 | 0.88 0,90 . 0,91 0.93 1.10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ; 1 1 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,17 1,17 1,16 1,14 1,13 1,10 1,07 t,02 0.95 1,36 1,36 1,36 1,36 1*35 1,35 1,35 1,33 1,31 1,29 1,26 ' 1,22 1,15 1,07 0.95 0.77

0,37 0,46 0,57 0,69 0,82 1 U 7 1,17 1.34 1.35 1.54 1,55 1.76 1,78

0,35 0,45 0,56 0,68 0,82 1 1,18 1,35 1,57 1,78

0,35 0,35 0,34 0,45 0,44 0,44 0,56 0,56 0,55 0,68 0,68 0,67 0,82 0,82 0,82 1 1 1 1,18 1,18 1,18 1.35 1.36 1,35 1,56 1,56 1,56 1,78 1,78 1,77

0,34 0,42 0,55 0,68 0,82 1 1,17 1,34 1,55 1,75

0,64 0,82 1 1,17 1,38 1,61 1,87 2,17 2,50 2,87

0,63 0,81 1 1,18 1,39 1,63 1,88 2,18 2,50 2,87

0,62 0,62 0.81 0,81 1 1 1,18 1,18 1,40 1,40 1.63 1,63 1,88 1,88 1,18 2,17 2,50 2,49 2,87 2,82

0,61 0,81

180 200 224 250 280 315 355 400 450 500

0,83 0,83 1 1 1,19 1,20 1,40 1,42 1,65 1,66 1,92 1,95 2,23 2,27 2,58 2,62 2,96 3,01 3,34 3,40

0,83 1 1,21 1.43 1,68 1,97 2.28 2,64 3,00 3,36

0,83 1 1,21 1.43 1,68 1,97 2,28 2,62 2,97 3,31

0.82 0,82 1 1 1,21 1.21 1.43 1,43 1.68 1,67 1,96 1,94 2,27 2,27 2,58 2,50 2,92 2,78 3,21 3,00

224 250 280 315 355 400 450 500 560 630

0,83 1 1,19 1,42 1,68 1,96 2,28 2,58 2,94 3,37

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 i 2,58 . 2,90 1 3,26 1

0,81 1 1,21 1,44 1,70 1,98 2,26 2,54 2,86 3,16

0,81 1 1,21 1,44 1,68 1,95 2,22 2,48 2.74 2,98

di mm

200

63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250

0,39 0,48 0,58 0,70 0,83

140 160 180 200 224 250 280 315 355 400

0,65 0.83 1 1,17 1,38 1,60 1,85 2,14 2,47 2,83

400

950

0,62 0,81 1,18 1,40 1,63 3,88 2,15 2.44 2,74

0,33 0,43 0,55 0,68 0,82 1 1.17 1,34 1,54 1,74

0,33 0,43 0,55 0,68 0,82 1 1,17 1,33 1,51 1,69

0,32 0,32 0,32 0,43 0,43 0.44 0,55 0,56 0,57 0,68 0,68 0,69 0,82 0,83 0.83 1 1 1,16 1,16 1,14 1.31 1,29 1.25 1,48 1,43 1,35 1,62 1,53 1,40

0,33 1 0,33 0,35 ^ 0,37 0,45 ! 0,46 0,48 0,52 0,58 0.59 0,62 0,68 0,70 0,72 0,76 0.81 0,84 10,86 0,89 0,92 ! 1.12 1,09 1,05 0,96 1.21 1.14 1.02 0.82 1,25 ' 1.11 0,87 0,47 1,23 1,00 0,57

.....

0,61 0 81 l 1,18 1,18 1,40 1,39 1,62 1,60 1,85 1,83 2,10 2,07 2,36 2,30 2,60 2,50

0,61 0,61 0,61 0,62 0,81 0,80 0,82 0.83 1 1 1 1.18 1,17 1,15 1.14 1.37 1,34 1.30 1,24 1,56 1,50 1,41 1,28 1,76 1,64 1,47 1,22 1,93 1,73 1,43 1,00 2,08 1.74 1.24 0,51 2,14 1.59 0,80

0,64 0,85 1 1,10 1,14 1,06 0,83 0,31

0,67 0,87 1 1,04 0,96 0,70 0.16

0,82

0,82

0,83

1,21 1,42 1,64 1,87 2,10 2,28 2,43 2,47

0,84 1 1,16 1,11 1,28 1,15 1,33 1,06 1,10 0,75 1,02

0,87 1 1,03 0,90 0,54

0,96

1,21 1,42 1,65 1,88 2,14 2,38 2,58 2,71

0,82 0,82 1 1,20 1,18 1,39 1,35 1,58 1,48 1,76 1,57 1,89 1,55 1,93 1,38 1,85 1,63 0,84 1 1,13 . 1,20 i 1,15 0,93

0,87 l 1,04 0,92

0,81 0,81 0,81 1 1 1 1,21 1,20 1,19 1,43 1,41 1,39 1,67 1,62 1,58 1,90 1,82 1,74 2,14 1,97 1,85 2,32 2,07 1,87 2,47 2,10 1,77 2,56 1,95 1,48

0,82 1 1.17 1,33 1.43 1,4$ 1,35 1,09

0,98 1 0,75

0,81

0,75 0,95 1 0,88 0,48

0.42 0,60 0,78 0.92 1.01 1 0,81 0,43

0,54 0.80 1,03 1,19 1,22 1 0.43

294


Na jednoj remenici ne smije biti više od 16 klinastih remena. Za visokoučinske široke klinaste remene prem a slici 311, strana 285 daje tvornica Heinrich Desch KG slijedeće maksimalne snage koje se mogu prenijeti jednim remenom: Tablica 103. Faktori prijenosnog omjera c5 za uske klinaste remene prema DIN 7753 (JUS G.E2.063) r u m/s

ih

P r.fil

1.2

5 /= 1.5

mm

10 £3

1,2

1,2

20 i= 1,5

Ž3

Ali

i7s

15 /'= 1,5

1,2

S PZ 94

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

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

SPA 12,5

90 125 160 250

1,15 1,08 1.04 1.02

1,22 1.11 1,07 1.03

1,29 1,14 1,09 1,05

1,19 1.08 1,05 1,03

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 1.1) 1,06

1,28 1,10 1.06 1,03

1,42 1.15 1,09 1,05

1,56 1,20 1,12 1,06

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

1.19 1.11 1,05 1,03

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 1,19 1,08 1,05

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

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 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 1.11 1,03 1.02

1,20 1,16 1,05 1,04

1,27 1,22 1,07 1,05

224 250 400 630

1,09 1,07 1.03 1,02

1.14 1,11 1,05 1,02

1,18 1.15 1,07 1,04

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 1.11 1,05 1,02

1,20 1,16 1,07 1,03

1,28 1,21 1,09 1,05

SPB

19

SPC

£3

v u ms
Profil

30

25 1,2

1,2

1,5

40

35

i= 1,5

£3

£3

1,11 1,05 1,03

1.16 1,08 1,05

1,21 1,11 1,07

r........

1,2

>;5

>3

1,2

i7s

£3

1.1! 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

■

SPZ 9,5

63 100 140 180

1,33 1,09 1,05 1,03

1,50 1,14 1,07 1,05

1.67 1.18 1,10 1,06

SPA 12,5

90 125 160 250

1,37 1.12 1,07 1,03

1,56 1,18 1,11 1,05

1,75 1,23 1,14 1,07

1,59 1.15 1,08 1,04

1,88 1,22 1,11 1,05

2,18 1,29 1.15 !,0 >

1.17 1,09 1.04

1.26 1,14 1,06

1,34 1,19 1,08

1,27 1,11 1,04

1,40 1,17 1,07

1,54 1,22 1,09

SPB

140 180 280 400

1,22 1.10 1.05 1,03

1.33 1.15 1,07 1,05

1,44 1,21 1,09 1,06

1,31 1.11 1,05 1.03

1,46 1,17 1,08 1.05

1,62 1,23 1.10 1.06

1,44 1,16 1,06 1,03

1,66 1,24 1,09 1.05

1,87 1,33 1.12 1,07

1.21 1,06 1.04

1,31 1.10 1,06

1.41 U3 1.08

180 200 355 500

1,16 U2 1.04 1,02

1.24 1,18 1.07 1,04

1,32 1,25 1,08 1.05

1,18 1,15 1.05 1,02

1.27 1,23 1,07 1,04

1,37 1,31 1,10 1,05

1,31 1.20 1,05 | 1.03

1,46 1,29 1,08 1.05

1.60 1.39 1,15 1.06

1,48 1,27 1,06 1.04

1.70 1.40 1.09 1.05

i 1,93 1,53 1,12 1,07

224 250 400 630

1.17 1.12 1,05 1,03

1,25 1,18 1,08 1,04

1,33 1.24 1,10 1,05

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 i 1,03 i

1.42 1,26 1,10 1,05

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

-----19

T SPC

I

.

295

8.3. Prijenos sa zupčastim remenom

profil b x h = 26,3 x 8 33,1 x 10 41,7x12,6 50x15,5 52,5x15,9 73x17,5 3,5 5,3 14,3 25,7 kW 12,9 8,8 P2 2 = pri 3650 2050 1650 m in2450 n ! = 4350 2900 1,83 3,16 kW 0,88 1,68 1,25 P 2 = 0,59 Ovdje označuje P 22 vršnu snagu pri v = 22 m/s, P2 vršnu snagu pri t' = 2m /s. M eđuvrijednosti treba interpolirati linearno. Učestalost savijanja (vidi 8.1.4. strana 276) treba da kod konačnog norm al nog klinastog remena iznosi / f ^ 15 s - kod beskonačnog norm alnog klinastog r e m e n a /f ^ 30 s -1 , a kod uskog klinastog remena / f ^ 6 0 s - 1 : učestalost savijanja

f { = v ■Z / L A

(237)

/ f u s ~ 1 savojna učestalost k lin asto g rem ena, v u m /s b rzin a rem ena, Z broj rem enica u pogonu, Lu u m a k tiv n a duljin a rem ena.

Silu koja opterećuje vratilo (vidi si. 304, strana 280) može se približno odabrati sa F a k 2F, ako F = P/v označuje vlačnu silu, koja je jednaka obodnoj sili na aktivnom prom jeru remenice. P rem a IS O stavlja se za b 0 = W , i = s , La = L. P N= P.

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

Zupčasti remeni mogu biti ozubljeni samo s donje ili s donje i gornje strane i zahvaćaju u odgovarajuće ozubljene remenice, te na taj način prenose snagu i gibanje pom oću veze oblikom. Om ogućuju brzine remena do 1; = 60 m/s (si. 318). Poznati su pod trgovačkim imenima zupčasti remeni Power-Grip-Timing i zupčasti remeni Synchroflex. Vučnu silu preuzima pletivo od tankih čeličnih žica (si. 319) uloženo kod beskonačnog remenja od plastičnih masa, u neopren ili vulkollan (trgovački nazivi firme Bayer). Čelično pletivo daje remenu vanrednu savitljivost i velik otpor protiv rastezanja. U tablici 104 su neke dimenzije iz velikog izbora najvažnijih zupčastih remena. Tablica It4 . Dimenzije u mm zupčasta remenja i remenica prema slikama 318 i 319 (po Mulcou, Hannover) m

p !

k

1,592

1,8

1

H

\

2,2

h

u

e

1,2

1

4

y

0.5

0,3

40

3.183

3,5

K> U»

5

1

1,6

1

0,6

40

4,712

1,5

1.83

1,31

]

0,76

0,55

0,275

0.15

42

6.283

2

2,44

1,82

j

0.92

0,9

0,45

0,3

42

i

1,27

0.9

0.45

0,3

42

1,4

0,7

0,6

42

25

40

60

100

30

46

66

106

10

7.854

2,5

3,05

2,17

12.566

4

4,88

3,45

2,05

6

10

16

b

4

1 B

9

u

15

,2 1

1

296


Ako je prijenosni omjer 3,5 veća remenica može biti rayna umjesto ozubljena, zbog velikog obuhvatnog kuta (si. 318 a).

Slika 318. P rijenosi sa zu pčastim rem enjem a) otv o ren i prijenos s nenazubljenom (ravnom ) većom rem enicom ; b) prijenos zateznom rem enicom ; c) prijenos na više gonjenih rem enica

Plastična masa remena veoma je otporna prema trošenju, neosjetljiva je na ulje, benzin i alkohol, postojana u odnosu na starenje, na ozon i na sunčano svjetlo. Budući da je remene potrebno samo malo predzatezati, opterećenje ležaja razmjerno je nisko. Remeni mogu raditi na pogonskim tem peraturam a do 80 °C. Neozubljeni, mogu takvi remeni služiti i kao 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. O zubljene rem enice za zupčaste rem ene a je ru b n a (bočna) ploča

8.3.2. Proračun Korak p = m - n je udaljenost od zuba do zuba na diobenoj kružnici, m je modul (si. 319). M odul u prijevodu znači mjera. Iz ovoga dobijemo: promjer diobene kružnice

d = m- z ■6d

(238)

d u m m p ro m je r d iobene kružnice ozubljene rem enice, m u m m m o d u l o zubljenja p rem a tablici 104, z broj zubi ozubljene rem enice, <5d u m m korekcioni d o d a ta k = 0 ,1 2 d o 0,18 m m. O vaj d o d a ta k treb a tak o o d a b rati da se zao k ru žu je vanjski pro m jer d v na 0,05 ili 0,1 m m. D o d a tak se zanem aruje kod m = l ,5 m m , 2 m m , 2,5 m m i 4 mm.

d u m m p ro m je r d io b en e kružnice ozubljene rem enice prem a jed n a d žb i (238), u u m m u daljenost o d glave zuba d o sredine čeličnog pletiva (tablica 104), <5P u m m d o d a ta k zbog poligoniteta. P o tre b a je sam o za prom jere do d = 5 0 m m , a određ u je ga proizvođač.

Aktivni promjer

dVi = dy — h

(240)

d, u m m vanjski pro m jer ozubljene rem enice prem a jed n a d žb i (239), h u m m visina zuba p rem a tablici 104.

Obuhvatni kut se izračunati iz

na manjoj ozubljenoj remenici za otvoreni pogon može (241)

d l u m m p ro m je r d iobene kružnice m anje ozubljene rem enice, d 2 u m m p ro m je r diobene kružnice veće ozubljene rem enice, a u m m razm ak osi ozubljenih rem enica.

Prijenosni omjer n, u m in 1 n2 u m in -1

Zl ¿2

i = n j n 2 = z 2/ z 1

b rzin a vrtnje m anje ozubljene rem enice, brzina vrtnje veće ozubljene rem enice, broj zubi m anje ozubljene rem enice, broj zubi veće ozubljene rem enice.

(242)

298


Uobičajeno je i ^ 10. Brzina remena v u m /s i / , , cl2 u m m u i, u , u s “ ‘

V = c l 1 ■71

•

n l — cl 2

'

7t • n-,

(243)

brzina rem ena, aktiv n i prom jeri ozubljenih rem enica, brzine vrtnje ozubljenih rem enica.

Mala ozubljena remenica m ora da prenosi okretni moment 7~, u N m P u W co, u ra d /s

Vučna sila F u N 7 j, P r, u m v u m /s

(244)

7] = P/oj ,

nazivni o k re tn i m om ent m anje ozubljene rem enice, nazivna snaga koju treb a prenijeti, k u tn a brzina m anje ozubljene rem enice = 2 n ■n t k a d a je n, u s - 1 .

F = T l/ r 1= P/v

(245)

vučna sila rem ena = o b o d n a sila n a ozubljenim rem enicam a, vidi legendu jed n a d žb e (244), aktiv n i polum jer m ale ozubljene rem enice = d ,/ 2 , brzina rem ena [jed n a d žb a (243)].

Vučne sile prenose se zahvatom zubi i pom oću čeličnog pletiva. Prijenos zavisi od male ozubljene remenice, a kod male ozubljene remenice je: broj zubi u zahvatu z, ¡i u ra d

zz= z l ■fj/2n

(246)

broj zubi m ale ozubljene rem enice ž 10, o b u h v a tn i kut m ale ozubljene rem enice.

Slika 321. D o pušteni tlak b o k o v a za zupčaste rem ene

Pom oću broja zubi u zahvatu može se izračunati potrebna c-F

širina remena Pdo b u mm c F u N ^dop u N /m m 2 •7

h u mm

h

(247)

p o treb n a širina rem ena, z ao k ru žen a p rem a sta n d a rd u (tablica 104), fa k to r opterećenja p rem a tablici 105, vučna sila prem a jed n a d žb i (245), d o p u šten i tlak b o kova prem a slici 321. broj zubi u z ah v atu prem a jed n a d žb i (246), visina zubi prem a tablici 104.

299

8.4. Lančani prijenos T ablica 105. F a k to r op terećen ja c za prijen o se zu p častim rem enom (p o M u l a m . H an n o v e r)

c t= l Ci = i,i

do 8 h dnevnog pogona oo z\) n oncvnog pogona

Pogonski strojevi elektrom otori

Ci 0,25

parne turbine jednocilindrični motori s unutarnjim izgaranjem dvo- i tro-cilindrični motori s unutarnjim izgaranjem

0.25 0,6 0,5

4- i 5-cilindrični motori sunutam jim izgaranjem 6- i više-cilindrični motori s unutarnjim izgaranjem hidraulički motori

0,4 0,3 0,4

Radni strojevi

o

laki pogoni, općenito brojila i tahometri 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 laki alatni strojevi teški strojevi za obradu drva gnječilice miješalice, strojevi za pranje . brusilice tkalački stanovi, generatori za zavarivanje teški alatni strojevi teški ventilatori i puhala

1,0 1,0 LI U 1,2 1.3 1,3 1,4 1,4 1.4 1,4 1.5 1,5 1,6 1.6 1,6

Za otvoreni pogon iznosi aktivna duljina La u mm p u ra d d ,, d 2 u mm a u mm

La = /1 ^-+(27r —/?) ^ + 2 (a + 0,05 mm) sin ^

(248)

ra ču n sk a a k tiv n a duljin a zup často g rem ena, o b u h v a tn i k u t na m aloj ozubljenoj rem enici, pro m jer d iobene kružnice ozubljenih rem enica, razm ak osi ozubljenih rem enica.

Ako je izračunata aktivna duljina zupčastog remena, onda se prem a vrsti pogona m ora odabrati zupčasti remen prve veće dimenzije koja se izrađuje, te njemu prilagoditi i razm ak vratila a. Aktivna duljina zupčastog remena koja se proizvodi m ora biti djeljiva sa p, jer je L.d= X -p gdje X znači broj zubi zupčastog remena, a p korak (vidi tablicu 104). Silu koja opterećuje vratilo može se uzeti sa F Ase 1,5 F (vidi si. 304, str. 280).

8.4. Lančani prijenos 8.4.1. Primjena i raspored

Plosnatim i klinastim remenjem prenosi se snaga i gibanje pom oću veze silom (trenjem). Kod lančanog prijenosa, slično prijenosu sa zupčastim remenom, prijenos se vrši pomoću veze oblikom. Lančani prijenos upotrebljava se tamo gdje je remenski prijenos nemoguć zbog loših prostornih i prijenosnih prilika ili razm aka osi. Lančani prijenosi s manjim obuhvatnim kutom i manjim razm akom osi mogu prenositi znatno veće sile nego remenski prijenosi. Opće nito im nije potrebno nikakvo predzatezanje, te prem a tome manje opterećuju vratila. Lančani prijenosi ne rade međutim elastično, nužno je bolje održavanje,

300


m oraju se podmazivati, a često ih treba zaštiti protiv utjecaja prašine. Lanci i lančanici su znatno skuplji od remena i remenica. D obri su u gradnji transport nih uređaja, u industriji m otornih vozila i poljoprivrednih strojeva.

Slika 322. R aspored i položaj lančanih prijenosa a) v o d o rav n i p o lo ža j; b) n ag n u to p o d najviše 60°, p ogonski lančanik s donje stra n e ; cj n a g n u to pod najviše 60°, p ogonski lan čan ik s g ornje stra n e ; d) s unu tarn jim zateznim lan č an ik o m ; e) s vanjskim zateznim lan č an ik o m ; j) sa dva zatezna lan čan ik a zbog m ogućnosti prom jene sm jera o k re ta n ja

N a slici 322 pokazani 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). Zbog toga su kod vertikalnih prijenosa potrebni zatezni lančanici. Zatezne lančanike treba ugraditi i onda ako jedan lanac pokreće više lančanika (si. 323). O kom iti položaj vratila treba u načelu izbjegavati, jer lančane spojnice taru po čeonoj strani lančanika i tako se brzo troše. Budući da se i lanci plastično deformiraju, treba predvidjeti mogućnosti naknadnog zatezanja, npr. zatezne lančanike ili zatezna vratila. Kao granica dopuštenog provjesa uzima se oko 2 % razm aka vratila.

8.4. Lančani prijenos

301

Lanci su izloženi vibracijama, naročito u pogonu s udarima, te u pogonu s klipnim strojevima (si. 324a), što izaziva nemiran rad. Zbog toga su često potrebni prigušivači titranja (si. 324 b).

Slika 323.

L ančani prijenos na dva gonjena vratila

Slika 324. V ibriranje lanca i prigušenje vibracija: a) a m p litu d e izazvane vibriranjem : h) prijenos s ugrađenim prigušiva čem

8.4.2. Vrste lanaca i spojnice (spajanje krajeva lanaca)

Kao pogonski lanci upotrebljavaju se, zavisno od opterećenja i obodne brzine, razne vrste zglobnih lanaca, dok člankasti lanci dolaze u obzir samo za dizanje tereta. O d zglobnih lanaca najčešći su: 1. Lanci s čeličnim svornjacima DIN 654 (si. 325a), rađeni od temper-lijeva s korakom 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 DIN 686 (si. 325 b) rađeni su od temper-lijeva s korakom od 22 do 148 mm za vlačne sile od 300 do 3200 N. Ovi lanci se upotrebljavaju također kod poljoprivrednih strojeva i transportnih uređaja. 3. Gallov lanac DIN 8150 i 8151 (JUS M.C1.840 i 841) (si. 325c). Spojnice (lamele) su okretljivo smještene na svornjacima. Uska 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 DIN 8187 (JUSM .C1.820 i 821) (si. 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 prema vanjskim utjecajima. Jeclnoredni valjkasti lanci nazivaju se simpleks.

302


dvoredni dupleks, a troredni tripleks. Mogu se spajati tako da tvore četveroredne, petoredne i višeredne valjkaste lance. U DIN 8181, (JUS M.C1.822), standardizirani su valjkasti lanci s dugim člancima za velike razmake osi, a u D IN 8188, dati su valjkasti lanci u colnim mjerama (američka izvedba, tablica 106). 5. Lanci s tuljkom D IN 73232 (JUS M.C1.830) (si. 325e) su u principu valjkasti lanci, ali bez vanjskih valjaka. Zbog toga su lakši od lanca s valjcima i manje podložni utjecaju centrifugalne sile, tako da mogu raditi većom brzinom. Pretežno se upotrebljavaju u gradnji m otornih vozila. Zbog održa vanja- habanja u prihvatljivim granicama potrebna im je točna i brižljiva obrada lančanika. Osjetljiviji su prema vanjskim utjecajima (nečistoća i prašina) nego valjkasti lanci. U novim konstrukcijam a više se ne upotreb ljavaju, već se zamjenjuju valjkastim lancima. 6. Rotary-lanci DIN 8182, (si. 3251) imaju zakrivljene spojnice, pa se mogu upotrebljavati s proizvoljnim brojem članaka. Zbog zakrivljenosti spojnica ovi su lanci veoma elastični, tako da mogu bolje prim ati udarna opterećenja. 7. Zupčasti lanci D IN 8190 (si. 325g, tablica 107) sa spojnicama u obliku dva trokutasta zuba. Vanjski nosivi bokovi zubi zatvaraju m eđusobno kut od 60°. Zbog povećanja otpornosti protiv habanja u spojnicama se nalaze kaljeni zglobni tuljci. D a ne bi došlo do bočnog pom icanja zupčastih lanaca, ugrađuju se dodatno 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 kod m otora s unutarnjim izgaranjem. Skuplji su nego ranije opisani. Za najveće zahtjeve u pogledu otpornosti na habanje izrađuju se zupčasti lanci s voljnim zglobovima (bez kliznog gibanja u zglobu!). U uljnoj kupki moguće su brzine lanca do 30 m/s. 8. Specijalni lanci: lanci s tuljkom prem a D IN 8164, (JUS M.C1.830) namijenje ni su naročito grubim vanjskim pogonima. T ransportni lanci s tuljkom prem a D IN 8165, 8166, 8184, 8185 upotrebljavaju se za transportne trake, transportne trase, kružna dizala, dizala s upornicom , pokretne stube i si. Nadalje postoje višestruki lanci s tuljcima prem a D IN 8171 za transportne uređaje, lanci za člankaste konvejere D IN 8175, lanci za lančaste trase D IN 8176, i lanci za stružne konvejere D IN 8177 (JUS M .C l.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 mogu se spajati, tek nakon postavljanja lanca na lanča nike, ukoliko ne postoji mogućnost pomicanja vratila. Lanci sa zakrivljenim spojnicama mogu imati proizvoljni broj članaka. Lanci s ravnim spojnicama m oraju imati paran broj članaka, kako 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.

Lančani prijenos

l)

jednostruki

valjkasti lanac

dvostruki

valjkasti lanac

d,) r p

lanac s tuljkom

$

e)

- è -

~

najveća

mjera

spojnico ravna ili

Slika 325. P ogonski lanci a) lan ac s čeličnim svornjacim a D IN 654; b) rastavljivi zglobni lanac D IN 686; c) G allo v lanac D IN 8150 (JU S M .C1.840); d) v aljkasti lanac D IN 8187 (JU S M .C1.820 i 821); e) lanac s tuljkom D IN 73232 (JU S M .C1.830); f) R o tary-lanac D IN 8182; g) zupčasti lanac D IN 8190

304


S.4. Lančani prijenos

305

Spojnice krajnjih članaka osiguravaju se opružnim pločicama, žicom ili vijcima (si. 326). Ako se ne može izbjeći neparan broj članaka, m ora se ugraditi zakrivljeni završni članak (si. 326b). Taj članak zbog savojnog optere-

Slika 326. Spajanje i osiguranje p o gonskih lanaca Tablica 107. Dimenzije i tehnički podaci o zupčastim lancima (slika 325 g) prema D IN 8190 Zupčasti lanci DIN 8190') Fb b

e

/

Zi

Zz

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

12,7 C/2")

25 30 40 50

23,5 29,5 42,0 48,5

28,0 34,0 46,5 53,0

15,87 (V )

25 30 40 50 65

23,5 29,5 42,0 48,5 64,0

28,5 34,5 47,0 53,5 69,0

5,9

17,5

19,05
30 40 50 65 75

29,5 42,0 48,5 64,0 76,5

35,0 48,5 54,0 69,5 82,0

7,0

21

50 65 75 90 100

52,0 64,5 76,5 89,0 101

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

78,0 102 128 152 176

112 138 162 186

25,4 d")

38,1 d V )

50,8 (2 ")

u

kN A 2)

t

Nazivna širina

4,7

9,4

14,1

14

28

42

7,1

8,9

10,7

14,2

21,4

B pobolj šano

cm2

14,5 18 26 30

29 36 52 60

0,5 0,6 0,9 1,0

1,3 1,6 2,1 2,6

16 21 30 35 46

32 42 60 70 92

0,55 0,69 0,98 1,12 1,5

1,9 2,4 3,2 3,9 5,1

3,5

28 40 47 63 75

56 80 94 126 150

0,7 1,0 1,2 1,5 1,8

3,0 3,8 4,8 6,2 7,4

4.5

87 98 131 140 175

125 140 187 200 250

1,9 2,4 2,8 3,2 3,8

7,0 8,5 10,1 11,4 13,2

4,5

133 175 235 294 385

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

4,5

238 319 399 452 553

340 456 570 646 790

5.3 6,9 8,6 10.3 12

19.5 25,7 32,0 38,2 44.5

1,8

2,5

8 8 ,0

M aterijal: Spojnice: čelik za poboljšanje prema D IN 17200 (JUS C.B9.021)

18,8

56

28,4

Svornjaci: čelik za cementiranje prema D IN 17210 (JUS C.B9.020)

’) Primjer za oznaku zupčastog lonca p = 19,05 mm, 60 članaka i />= 48,5m m , poboljšane izrade: Zupčasti lanac B 19,05 x 50 x 60 D IN 8190 2) Nije navedeno u D IN 8190 20 Elementi strojeva

<1 kg/m

A nepoboljšano

i


306

ćenja u zakrivljenju smanjuje sposobnost prenošenja lanca za oko 20%. Stara poslovica kaže: lanac je toliko jak koliko je jaka njegova najslabija karika! 8.4.3. Lančanici

Valjkaste lance i lance s tuljkom može se prikazati kao svornjake nanizane na uže (si. 327 a), koji postepeno ulaze u uzubine lančanika. Uzubine m oraju biti tako oblikovane da pri dizanju pruženog lanca mogu svornjaci nesmetano izlaziti iz uzubina. Da bi se izjednačile tolerancija i trenje defor macije lanca potrebno je veliko zaobljenje korijena zuba rx i velik bočni kut y, Tablica 108. Dimenzije u mm zubi lančanika prem a DIN 8196 (slika 328) za valjkaste lance Lanac

Korak

Unutarnja širina

Promjer | valjka

DIN e

P minimalna mjera

8188 8187 8187

8187

8188 8187 8188 8187 8187 8188 8188 8187 8188 8187 8188 8187 8188 8187 8187 8188 8188 8187 8188 8187 8188 Kvalitet

'2 z<40

4 2,8 3,18 3,3 6,4 3 5 5,64 3,2 6 (3,94) 6,35 9,525 4,77 5,08 10,13 5,72 6,35 10,24 3,3 4,88 7,75 6,4 12,7 5,21 (6,4) 8,51 7,75 13,92 7,94 7,94 14,38 6,48 15,875 10,16 9,52 18,11 9,65 16,59 11,68 12,07 19,46 19,05 12,7 11,$ 22,78 26,11 15,88 15,88 29,29 32,59 25,4 15,88 17,02 31,88 19,05 35,76 39,09 31,75 19,05 19,56 36,45 25,4 22,22 45,44 48,87 38,1 25,4 25,4 48,36 25,4 25,4 48,87 52,20 44,45 30,99 27,94 59,56 30,99 29,21 50,8 58,55 31,75 28,57 61,87 35,72 57,15 35,71 65,84 75,92 39,37 38,1 72,29 63,5 38,1 39,68 71,55 78,31 45,75 48,26 91,21 76,2 47,63 47,62 87,83 101,22 površinske obrade: A za visoko opterećenje, B za norm alno opterećenje, C za nisko

8187 8188 8187 8187

4 h 10

'1 maksimal na mjera

6 6,35 8

2,05 1,7 2,6 3,1 3,3 2,6 3,3

u

4,8 5,1 6,4

0,12 0,13 0,16

7,6

0,19

4 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

15

41

I

4,4 4,1

11,4 13,1 13,1 14,4

18,4

46

1,2

20,3

51

1,3

24,7

61

1,5

opterećenje

l) Primjer oznake ozubljenja lančanika sa z = 2 6 za dvostruki valjkasti lanac I0A sa 7 = 15° i kvalitetom površinske obrade B; Ozubljenje lančanika 26z 2 x 10A x 15° B D IN 8106

307


koji ipak ne smije biti ni prevelik, da se svornjaci lanca ne bi penjali na bok zuba (si. 327b). Oblik zuba prem a D IN 8196, prikazan je na slici 328, a mjere su date u tablici 108, strana 306.

Slika 327. Z ah v a tn i o d n o si valjkastih lanaca a) izlazak lan ca iz u z u b in a ; b) penjanje sv o rn jak a lanca n a b o k z u b a k o d loše o b lik o v a n ih zubi

Lančanik1) 1Oo+ 3"30' y—19 _ 3 -

) = 15"± 2”

za r > 8 m/s r = 9 đo 12 z > 12

h

h '

k

za f> 1 2 m /s z = 9 do 12 2 = 1 3 do 40 k

h

0,53 0,45 0,66 0,79 0,83 0,66 0,83

1,3 1,3 1,75 2,1 2.1 2 2,1

0,52 0,44 0,65 0,78 0,82 0,65 0,82

1,48 1,3 1,9 2,3 2,35 2 2,35

0,69 0,58 0,86 1,05 1,1 0,86

1

2,8

0,98

1,15

2,7

1,05

k

h

k

općenito z>40 h

B

k

ri

1,1

1,6 1,3 2 2,4 2,5 2 2,5

0,68 0,57 0,85 1 1,05 0,85 1,05

1,6 1,3 2 2,4 2,5 2 2,5

0,87 0,76 1,15 1,4 1,45 1,15 1,45

1,6 1,3 2 2,4 2,5 2 2,5

2 1,7 2,5 3 3,2 2,5 3,2

2,95

1,3

3,1

1,3

3,1

1,75

3,1

3,9

1,15

3,15

1.5

3.4

1.5

3,4

1.95

3,4

4,3

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

1,55 1,65

4,1 4 5,4 5,6

1,55 1,6

’4,55 1 4,5 f

2 2,1

2,1 2,5 3 3,4 3,4 3,9 3,8 4,7 5,2 5,1 6.4 6,3

20*

8,2

11 10,8 12 13,8 13,3 16.5 16

6,4

2,7

6,4

7,3

3,3

7,6

3,2

7,6

4,4

2,9 8,7 9.4 3,3 10 3,3 3,7 H 10,5 11,4 3,8 3,8 11 4,6 13,5 5,1 15 5,0 6,3 18.2 18 6,2

3,8 4,4 4.4 4,9 5,1 ■5 6,1 6,8 6,6 8,3 8,2

8,9

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

8,9

4,8 5.8 5,8 6,3 6,6 6,5 8,1 9 8,8 11 10,9

2,5 -

2,7 2,8 3,6 3,6

2,8

2,1

6,9

2 2,1

10,2 ¡1,2 ¡1,7 11,4 14,3 15,7 15,9 19.3 19

10,2 11,2 11,7 11,4 14,3 15,7 15,9 19,3 19/

4,8

7,6

9,5

8,9

U 12,7 13 14

10,2 11,2 11,7 11,4 14,3 15,7 15,9 19,3 19

14,5 18 19,5 20 24

c

'3

0,5 0,43 0,65

0,65 0,8

6 5 7,5 9 10 7,5 10

I

12

1,1

13

1

12

1,3

15

U

h 14 2,5 2,9 2,7 2,9 3,6 4,3 5,2 3 4,4 5,8 4,7 5,8 7 7,2 5,8 8,6 8,7 10,5 11,5 14,3 15,3 17,2 18 22,9 23 22,9 28 28,6 32,2 34 34,3 41 43

0,8

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

0,2

0,3

18 24 29

0,4

33 38 42 44 43 54 60 72

0,5

0,6 0,5 0,6 0,5 0,7

308


O znake: p korak, d prom jer diobene kružnice = p/sin a = p • nz (faktor broja zubi «z= l/s in a prem a tablici 109, strana 309), d { podnožni promjer —d —d l gdje je d yprom jer valjka, dz tjemeni promjer = p • cot a + 2/c (cot a prem a tablici 109), ds prom jer ispod podnožne kružnice = p • cot a —g —2 rA kada je g širina spojnice, rl polumjer korijena zuba *0,51 d ^ , r 2 polumjer glave zuba = (0,8 ± 0,2) p kod z ^ 40, * 0 ,5 d l kod z >40, 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), r3 polumjer bočne zaobljenosti zuba (tablica 108). ,

Slika 329. Izlazak zupčastog lanca iz uzubina lan čan ik a

Slika 330. L ančanik p re m a D IN 8191, za zupčaste lance s u n u tarn jim vođenjem


309

Na isti način kao valjci, m oraju se i spojnice moći nesmetano dići iz ozubljenja (si. 329). Ozubljenje prema D IN 8191 prikazano je na slici 330, a mjere u tablici 110. Kod lančanika, pri izračunavanju promjera diobene kružnice, vrijedi da je d = p - n z (nz prem a tablici 109). Mali lančanici izrađuju se najčešće od čelika za cementiranje ili čelika za poboljšanje. Kuju se u ukovnju prem a veličini i broju kom ada lančanika ili se kuju iz punog kom ada. Veliki lančanici izrađuju se pretežno od čeličnog lijeva. Koji put se vijenac lančanika zavaruje na glavinu, ili se veže pomoću navoja. Izvedbene oblike lančanika za valjkaste lance pokazuje slika 331, a lančanike za zupčaste lance pokazuje slika 332.

Slika 332. L ančanici za zupčaste lance a) p o stra n o vođ en je; b) u n u ta rn je vođenje

Tablica 109. F aktor broja zubi nz i cot a za lančanike prema D IN 8196 r 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

nz 2,0000 2,3048 2,6131 2,9238 3,2361 3,5495 3,8637 4,1786 4,4940 4,8097 5,1258 5,4422 5,7588 6,0755 .6,3925 6,7095 7,0267 7,3439 7.6613 7,9787 8,2962 8.6138 8,9314 9.2491 9.5678 9,8845

cot a 1,7321 2,0765 2,4142 2,7475 2,0777 3,4057 3,7321 4,0572 4,3813 4,7046 5,0273 5,3495 5,6713 5,9927 6,3138 6,6346 6,9552 7,2755 7,5958 7.9158 8.2357 8,5555 8,8752 9,1948 9,5144 9,8338

r 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 , 55 , 56 57

nz

cot a

=

nz

cot a

-

10,2023 10,5201 10,8380 11,1558 11,4737 11,7916 12,1096 12,4275 12.7455 13.0635 13,3815 13,6995 14,0175 14,3356 14,6536 14,9717 15,2898 15,6079 15,9260 16,2441 16,5622 16,8803 17,1984 17,5166 17,8347 18,1529

10,1532 10,4725 10,7917 11,1109 11,4301 11,7492 12,0682 12,3872 12,7062 13,0251 13,3441 13,6630 13,9818 14,3007 14,6195 14,9383 15,2571 15,5758 15,8945 16,2133 16,5320 16.8507 17,1693 17,4880 17,8066 18,1253

58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

18,4710 18,7891 19,1073 19,4255 19,7437 20,0619 20,3800 20,6982 21,0164 21,3346 21,6528 21.9710 22,2893 22,6074 22,9256 23,2437 23,5620 23,8802 24,1984 24,5167 24,8349 25.1531 25,4713 25,7896 26,1078 26,4261

18,4439 18,7625 19,0811 19,3997 19,7183 20,0369 20,3555 20,6740 20,9926 21,3111 21,6297 21,9482 22.2667 22,5853 22,9038 23,2223 23,5408 23,8593 24,1778 24,4963 24,8147 25,1332 25,4517 25,7702 26,0886 26,4071

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 308 109 110

n7 26,7443 27,0625 27,3808 27,6990 28,0172 28,3355 28,6537 28,9720 29,2902 29,6085 29,9267 30,2449 30,5632 30,8815 31,1998 31,5180 31,8363 32,1545 32,4728 32,7910 33,1093 33,4275 33,7458 34,0641 34,3823 34,7006 35,0188

cot a 26,7256 27,0440 27,3625 27,6809 27,9994 28,3178 28,6363 28,9547 29,2731 29,5916 29,9100 30,2284 30,5468 30,8653 31,1837 31,5021 31,8205 32,1389 32,4574 32,7758 33,0942 33,4126 33,7310 34,0494 34,3678 34,6862 35,0046


310

Uobičajeni brojevi zubi (neparnim brojevima treba dati prednost) za lančane pogone su: Mali

lančanici:

z t = 9 do 11 kod brzina lanca ispod r = 4 m/s, Zj = 11 do 13 kod brzina lanca do r = 4m /s, koraka lanaca do p = 20 mm i za lance duljine preko 40 članaka, za manje osjetljive pogone i za lance ispod 10000 h trajnosti, z 1 = 14 do 16 pri brzini lanaca do u = 7 m/s i kod srednjih opterećenja, z 1 = 17 do 25 pri brzini lanaca do v = 24 m/s i kod većih opterećenja. Veliki lančanici: z2 = 30 do 80 općenito uobičajeno, z2= do 120 kao 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 IN 8191 (slika 330) za zupčaste lance D IN 8190

Korak P

12,7 (V i")

15,87

19,05 (V )

b

30 35 45 55 30 35 45 55 70 35 45 55 70 80

h g minimalna i mjera +1 + 1

r

c +1

/

8

4,7

4

8

3

3

11

5,9

5

10

4

12

4

13

7,0

5

Nazivna mjera pripadnog zupčastog lanca

Korak P

25 30 40 50

25,4 U ")

3

25 30 40 50 65

38,1 <1V >

3

30 40 50 65 75

b

55 70 80 95 105 75 85 110 135 160 85 no 135 160 185

h g minimalna / mjera + 1 + 1

r

c + 1

/

17

9,4

9

16

6

5

25

14.1

9

24

6

5

32

8

5

33

18,8

11

Nazivna mjera pripadnog zupčastog lanca 50 65 75 90 too 65 75 100 125 150 75 100 125 150 175

M aterijal: do 25 zubi: Čelik za cementiranje prema D IN 17210 (JUS C.B9.021) preko 25 zubi; lijevano željezo, lijevani čelik

8.4.4. Podmazivanje Veću trajnost pogonskih lanaca pri većoj brzini može se postići dobrom zaštitom od prašine i brižljivim podmazivanjem. U tom slučaju može se računati s većim učešćem tekućeg trenja umjesto mješovitog. N a slici 333 D IN 8195 (u pripremi), dati su preporučljivi načini podm azivanja u zavisnosti od koraka lanca p i brzine lanca v. Podm azivanjima koja su naznačena u zagradam a mogu se pod određenim okolnostim a postići zadovoljavajući rezul tati.

311


Povoljna pogonska temperatura lanca je 70 °C, a za uljnu kupku ili optočno ulje 60 °C. Ako se naznačene tem perature prekorače, m ora se pred vidjeti hlađenje ili upotreba maziva otpornog na zagrijavanje (motorno ulje s dodatkom grafita ili molibdendisulfida). Pogonska tem peratura t, koju se može očekivati, ovisi o tem peraturi okoline t0, brzini lanca v, broja članaka X i načinu podmazivanja. Za duge lance sa X > 150 i t><7 m/s je At = 0 do 25 K, za kratke lance sa A- < 8 0 i u > 12 m/s, s podmazivanjem u uljnoj kupci (uranjanjem), ili kod optočnog tlačnog podm azivanja je At —20 do 60 K, pri ručnom podmazivanju ili kapanjem ulja pri v > l m/s je dr = 30 do 100 K. Ako At označava povišenje tem perature u odnosu na tem peraturu okoline, onda je t = t 0 + At. Ulja za podmazivanje m oraju na pogonskoj tem peraturi pri podmazivanju u uljnoj kupci, ili pri optočnom tlačnom podm azivanju imati viskoznost v = 20 do 50cSt, pri podmazivanju kapanjem v = 40 do 80cSt, te pri ručnom podmazivanju v = 80 do 120 cSt (u ovom slučaju može se podmazivati i teškim uljima ili tekućom mašću). Izvanredan utjecaj na efekt podmazivanja ima stanje maziva. Zanemariva nje dobne izmjene ulja ili zaboravljanje na potrebu naknadnog podmazivanja može dovesti do onečišće m/s nja maziva ili čak do suhog 16 trenja i time do većeg tro 12.5 šenja zglobova lanaca. 10 9 6.3

\‘

I 3.2 ^ 2.5

■a 1.6 •I 1,25 N

/

0.8 0.63 0.5 0.4 0.32 0.25

0.2

, 12,7

19,05 31.75 korak lanca p -

44.45

63.5

88.9

mm

Slika 333. Preporučljivi načini p o d m aziv an ja za lančaste p rijenose prem a D IN 8195

Slika 334. P odm azivanje zgloba lanca k apanjem a) isp ra v n o ; b) pogrešno

Pri podmazivanju kapanjem ulja na unutarnju stranu traka lanca dolazi oko 4 do 14 kapi na minutu. Pri tome treba paziti da ulje može prodrijeti do zglobova, a da ne ulazi na krivom mjestu, odakle otječe bez koristi (si. 334). Pri podmazivanju u uljnoj kupci donja traka uranja se u ulje do polovine širine

Tablica

111. Primjeri

efekata

postignutih

raznim

načinima

podmazivanja

lančastih

prijenosa

prema

DIN 8195

312 8. R em en ski i lančani prijenosnici

313


spojnice. Dobri rezultati dobivaju se ako se ugradi kolut za prskanje ulja, koji stvara uljnu maglu. Uljne čestice se talože na lanac i na okapnice odakle sakupljeno ulje ponovo kaplje na lanac. Pri tome može donja traka lanca još dodatno uranjati u uljnu kupku. Pri optočnom tlačnom podmazivanju ubrizgava se ulje na unutarnju stranu povratne trake. Pri brzini lanaca r > 12m/s pokazalo se dobrim podmazivanje ubrizgava njem. To je vrst optočno tlačnog podmazivanja sa sapnicama, koje stvaraju najsitnije kapljice. U tablici 111 prikazane su daljnje mogućnosti upotrebe navedenih načina podmazivanja ako se od preporučenih načina podmazivanja, slika 333, odstupi ili m ora odstupiti. 8.4.5. Proračun Proračun pogona lanaca s tuljkom i valjkastim lancima utvrđen je u DIN 8195 (za sada u pripremi). U tom standardu navedeno je: „Dopušteno opterećenje pogonskih lanaca određeno 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 naknadnog zatezanja. Slijedeće podloge za proračun vrijede samo onda, ako ne dolazi do naknadnih dinamičkih opterećenja, npr. zbog vibracija neopte rećene ili opterećene trake lanca ili zbog rotacionih vibracija cijelog prijenosa. Kod težih pogonskih uvjeta, naročito kod brzina lanca preko = 24 m/s, treba uzeti u obzir iskustva proizvođača lanaca.” Odnos brzine vrtnje malog lančanika prem a brzini vrtnje velikog lanča nika daje: prijenosni omjer i —ni/n 2 = z 2 / z 1 .(249) n , u m in -1 n 2 u m in -1 z, z2

b rzin a vrtnje m alog lančanika, brzina vrtnje velikog lančanika, broj zubi m alog lančanika, broj zubi velikog lančanika.

Slika 335. M n o g o k u tn ik (poligon) dobiven obavijanjem lančanika

Općenito se uzima i ^ 7 , dok se kod malih brzina lanaca može ići čak do /' = 10. Prijenose na veću brzinu vrtnje treba izbjegavati zbog loše iskori stivosti. Kao broj zubi treba odabrati prim-brojeve (djeljive samo sa jedan i sa samim sobom) da članci ne bi periodički ulazili u zahvat istim zubima lan čanika. N a taj način dijeli se habanje ravnom jerno na sve dijelove lanca i lančanika u zahvatu. Pri radu lanac ovija lančanik u obliku poligona (si. 335) valjcima koji ulaze u uzubine. Budući da je ovojna duljina lanca m anja od odgovarajućeg

8. R e m e n ik i i lančani prijenosnici

314 Tablica 112. Faktori udara c prem a D IN 8195

Pogonski strojevi Gonjeni strojevi

c o ic

vodene urbine ti

brzohodne

sporohodne

2,5

3,5

ii

c

¡■S

Transmisije pogonske (grupni pogon)

£. 3

1.4 1.5 2,3 2 1,8

Tokarilice, bušilice glodalice blanjalice drobilice strojevi za izvlačenje

preše

o «= žu

moto ri s un jtam jim izgaran jem sp<)ri brzi do do 1 cil. 2 cil. 4 cil. 2 cil. 6 cil.

hidraulične ekscentarske koljenčaste

1,8 2,5 2

strojevi za obradu drva tkalački stanovi

1,8 2

prepletač-rotacioni strojevi translatori

1,5 2

Prelački stroj

1,5

4,5

4

2,8

2,5

2,2

3,7

3

2,5

1,8 2

1,5

klipni kompresori jednostepeni dvostepeni

2,5 2

rotacioni kompresori jednostepeni dvostepeni

1,6 1,3

puhala ventilatori

1.5 2.5

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

klipne pumpe 1-cilindrične 2-cilindrične centrifugalne pumpe .. ... • „ valjaonički stanovj

preko prijenosnika r , neposredno

valjci za gnječenje mlinovi na kugle bubnjasti mlin mlinovi čekićari kalanderi

Preko n » j« u * n ik a 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 generator: transmisije gonjene

veliko postrojenje malo

2 1,8

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

3,5 2,7

2,5 2,2

2,5 3 2

2

1,8 2 2,5

1,8 2 2,5

5

4,5

4

3,5

3.5 3.5 3 5 4.5

3.2 3.2 2.5 4.5 4

2,8

5 4

4 4 3,2

3 4 5

2,8 3,5 4

2.5 3 3.5 4.5

2.2 2,7 3 3.5

2 2 2,6

2,5 3 1,8 2 2 1,7 3

5 1,6 1.5 2 2.5 3 2.5 1 1,5 1,5

2 4

2 2,8

1,6 1,5

1,2 1.7 2,3

1,8 2

3

2,2

2

2

i

1.5 2.5

i 1,5

1 1,5

2,5

1,5

1,5

315


kružnog luka, kreće se lanac s pogonskog lančanika nejednolikom brzinom (si. 336). Ove nejednolikosti rastu smanjivanjem broja zubi lančanika. N a 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-cos a), gdje v označava najveću brzinu lanca. Slika 336. T o k brzina lanca kod različitog b ro ja zubi p o gonskog lančanika

Preporučljivo je da se prema snazi P, koju lanac treba da prenosi, i brzini vrtnje malog lančanika, vrši predizbor odgo varajućeg lanca. To se vrši pom oću: udarne snage

PD=

(250)

m •k

u d a rn a snaga red u ciran a na je d n o stru k lanac, snaga, k o ju treb a lancem prenijeti, fa k to r nošenja lanca, k o d je d n o s tru k ih lanaca je m = l , k o d d v o stru k ih lan a ca je m = 1,75, a k o d tro stru k ih lanaca je m = 2,55, fa k to r snage p rem a tablici 113 (k tom e slijedeći podaci).

P u kW m k

U darna snaga P D reducirana na jednostruki lanac zavisi od vrste pogona (pogonski i gonjeni stroj) i broja zubi zi malog lančanika, jer z x određuje obodnu brzinu. Ovu ovisnost uzima u obzir faktor snage k. Najprije iz tablice 112 treba odabrati faktor udara 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 n l može se iz tablice 114 odabrati odgovarajući valjkasti lanac. S navedenim udarnim snagama može se, uz bezprijekorno podmazivanje, očekivati vijek trajanja od 15000 pogonskih sati. PD vrijednosti važe za lance s brojem članaka X = 100. K od X = 40 treba računati samo sa 90% udarne snage. Vrijednosti za PD date su do onih brzina vrtnje nx koje odgovaraju najpovoljnijim snagama. Ako lanci rade s većom brzinom vrtnje, tada jako opada udarna snaga koja se prenosi zbog progresivno rastućih centrifugalnih sila koje opterećuju lanac. Tablica 113. Faktori snage Faktor udara c 1 1,5 2 3 4 5

k

prema D IN 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Broj zubi Z\ malog lančanika

13

15

17

19

(0.66) (0,53) (0,49) (0,42) (0,39) (0,35)

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)

L _

_

21

23

25

38

45

57

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

316

8- R em en sk i i lančani prijenosnici

i

0 ,8 1

om Jn

8

irt © ©"

CN

a ©' —

P

* ©

s.

o n ° i. ^ cT — m

!s

B

®

v

©

©

«

v

kn 00 ©'

o

0 0 © OO »Ti © n i «rt •— © r n o „ © o " © ' — ‘
© on * . © «I >n — \ o

r n tO M N O O
m © © r s kn ■kj-' o C n ©" —* n t

00 f ' — V ^ — m » w * ©" © © — ^

00 © © r n n -kjn n n i a' — ni ^

kO n oe o r - — n i k© — m ^

© r n i— m © © — N « ^ 06 Of N o o ’ O - • w 'O a

© «

f S ' t VO r> v o m m r-

S t © r r s tt ©_ m’ O f i o n — m -5 r -

3 ć* U © ‘E* C >

© m O N o o

■is

© rn © "T 3k, V f o o m* w

© m « O, 'f i » >n r t r i .— i
oo m © Oj oo © n © —i r n r -' v-T © ’ © — m n

_ Or n

©k

m © © © © —
*n ©^ 3 0
§

o - oo ^ S — kj — O O O — -

O O o c r> r ; v o 0 * N K V a Ok (?>* Vi —
kn ni

r ~ u-t r - m © © n O — m fft i N Ok( v i m © ' o ' o ' ©" — n i
C
N Ok t 00 V t n Q — fN r-^ — o o — © © cT © ' ' vi ©

8

IO C - n o" o

S

W N o » o o

t a

^ -

n

ti

V V (S o rt 7

n 8 S —* n i n

O ts o ^ *

« ^ o* v

oo^ o oC

_ o ^ ®j -

n - t? v oc

O N {£ p

O ^

©k o o — ^ kn _ in — © ^ © o o r ^ n i o e © © © — —i r r oc' on* r n On >© - n m m o i

— ©s m kn ^ © r n kn ©^ r n © — i n ^ *n © © ' — n i r t oo' n i oo' n i — " - n kn

h -N U k S O n , m o c © “ ^ ni n o v N r ; v © ©' © — ni k© © £>>' ^

r - ' k n T 3 - C T , © Tj - T r n i © © — n i n —> o o © — m oo © ' © ' © ' © ' —' —' n i r f r - ' - £

t oo

© ' ^ ■ © © k n ,k t T f k n - « m v OŠ
oo -o N m 5 \ oo f J o © — m ^ * n ~ r -;
r-~ •*}■ m r - m © *n © — n i rn
S S K 8 i 8 S 8 . q ^ o " © ' © ' — * —• n i m
-

C C f f lf iO M P D C O C O f if if iO f lD C O C O C O e f iC f l S

S

$

8

S

2

2

S

n m ~ © © © © ' on — n i >n — — rn n n - m

Tf kn kn © r '^ m r — © r n r -in © © ' —' n i kn —* o o oo' © rn r • n i ^ r~- tj-

o f'

» i A m w o o - - t t o _ . iu. © — rs © — © C k i © n i © © o o © O © ' ©* © — — r n V Ov J 1Q J n ¡ $

©

© o o oo r-~ —

ni © rf © O 't 'a O n in iT O O O ^ n in - 'r n r J ^ ^ g i

_ i o ko o o > o w o e N q © ’ © ©
o o —« m — n * ^ © © O fN r n n rj- » i w O ,» V ©■ ©■ © ' © ' —” r f kn r - ' —' crf $

»n fN

Broj lanca

valjkastim

008

114. Udarna snaga PD u kW koja se može prenijeti jednostrukim

O
«

©'

I

Tablica

1

[ 0001

lancima DIN 8187 i 8188 (JUS M.CI.820 i 822) (vidi tablicu

106. str.

n

g

a

S

H

?

«

»

3

F

J

%

317


Prije proračunavanja broja članaka kod otvorenog lančanog prijenosa treba izabrati približnu vrijednost razm aka osi a' i broj zubi lančanika z l i z 2. Na taj način se dobiva: broj članaka

x ^ p

+ h ± č l + ( h Z l j \ \ E. 2 \ 2 n J a'

(251)

Izračunata vrijednost X zaokružuje se na cio broj. T ada je duljina lanca L —p X . S odabranom vrijednošću za X može se izračunati točan razm ak osi a (vidi si. 322a na str. 300): razmak osi: a = ^ ( 2 X - z l - z 2 + s/ { 2 X - z 1 - z 2 )2 - f ( z 2 - z i)2) a u mm p u mm /

(252)

to č a n ra zm ak osi, k o ra k lanca (tablica 106, str. 304), p ro rač u n sk i fa k to r prem a tablici 115.

Izabrani lanac treba računski kontrolirati na vremensku izdržljivost, tj. na vijek trajanja u satima spojnica, valjaka i zglobova. Brzina lanca

v = dl •n -n l = d2 -n -n 2

(253)

v u m /s cl,, d 2 u m

b rzin a lanca, prom jeri d io b en ih kru žn ica lančanika (vidi jed n a d žb e za p ro rač u n n a strani 308), n , , n2 u s ~ 1 brzina vrtnje lančanika.

Vučna sila lanca F u N P u W v u m /s

F — P/v

(254)

vučna sila lanca = o b o d n a sila lančan ika, snaga koja se prenosi lančanim prijenosnikom , b rzin a lanca = o b o d n a brzina lan čan ik a p rem a jed n a d žb i (253).

Tablica 115. F aktor proračunavanja / za razmak osi prema DIN 8195 J L z h . -2

M

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

X -zi 1

/

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

0,8110 0,8111 0,8112 0,8113 0,8114 0,8115 0,8116 0,8118 0,8119 0,8121 0,8123 0,8125

Z i-Z

Z z Z i

= 2 -2 ,

f

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

Z l — Zi

1,37 1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,3 1,29 1,28 1,27 1,26

/ 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 -Z y :2

~ -t

1,25 1,24 1,23 1,22 1,21 1,2 1,19 1,18 1,17 1,16 1,15 1,14

/ 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 -zx f 22 - Z i

1,13 1,12 1,11 1,1 1,09 1,08 1,07 1,06 1,058 1,056 1,054 1,052

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

8. R em enSki i lančani prijenosnici

Za vrijeme rada pojedini članci lanaca vrše kružno gibanje preko lanča nika.Pojedini članci izloženi su zbog toga djelovanju centrifugalne sile F {, koja lanac još više opterećuje: centrifugalna sila F, u N q u kg/m v u m /s

F u N Ff u N

(255)

cen trifu g aln a sila k o ja d o d a tn o opterećuje trak e lanaca, težina lanca p o m etru duljine p rem a tablici 106, stra n a 304, brzina lanca p rem a jed n a d ž b i (253).

Ukupna vučna sila Fc u N

F s= q -v 2

FG= F + F {

(256)

najveća vučna sila u lančanoj traci (opterećena trak a ) bez o b zira n a udare u pogonu, vučna sila proizašla iz snage koju treb a prenijeti prem a jed n a d žb i (254), centrifugalna sila u svakoj trac i lanca p rem a jed n a d žb i (255).

Vijek trajanja spojnica

Uzmemo li u obzir udare uvjetovane vrstom pogona, bez utjecaja centri fugalne sile, tada iznosi sigurnost spojnica protiv loma: sigurnost protiv loma F m u kN F u kN y

F 5'M= —- y t

(257)

lom na sila lanca p rem a tablici 106, stra n a 304, vučna sila u lancu prem a jed n a d ž b i (254), značajk a u d a ra prem a tablici 116.

U tablici 117 dane su vrijednosti potrebne sigurnosti SD, ali koje uzimaju u obzir i utjecaje centrifugalnih sila. Ako je SM^ S D onda su zadovoljeni svi zahtjevi u pogledu izdržljivosti spojnica i nije potreban nikakav daljnji proračun. Ako je SM< S D treba izračunati odnos sigurnosti

a = S m/S d

(258)

koji daje odgovor na veličinu mogućeg vijeka trajanja L,, spojnica u satima rada. Pri besprijekornom podmazivanju može se očekivati: Tablica 116. Značajke udara y prema DIN 8195 (prijedlog) za valjkaste lance.

Opterećenje

Pogon bez udara, ravnomjerno opterećenje

Faktor udara c _

Značajka udara

y

1

1

Ravnomjeran pogon s laganim pojedinačnim udarima, opterećenje s laganim titrajima

1,5

0,8

Lagani udari, opterećenje sa srednje velikim titrajim a

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

Jaki udari, srednji udari koji proizlaze iz preticanja

5

0,53

319


A/Ad = 0,82 = 2000

0,89 5000

0,96 10000

1,0 15000

1,12 50000 h

Ad je faktor vijeka trajanja prem a tablici 118, zavisan od broja zubi malog lančanika i od broja članaka lanca X . Vijek trajanja L^= 15000 sati u pravilu je dovoljan. Pri m anjkavom podmazivanju postiže se isti vijek trajanja, ako se uzmu vrijednosti za AD iz tablice 118 i množe s faktorom 1,2. Tablica 117. Potrebni faktori sigurnosti S 0 prema D IN 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Brzina vrtnje nt u m in“ 1 malog zupčanika

K orak lanca p u mm 9,525

12,7

15,875

19,05

25,4

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 8,77

8,24 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

12,47

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

12,74

12,98

13,26

13,79

14,65

15,73

16,98

16,86 17,56 18,06

18,2 18,95

200 300 400

12,92 13,45 13,84

12,97 13,51 13,9

13,06 13,6 13,99

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

500 600 800

14,16 14,42 14,84

14,22 14,48 14,9

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

1000

15,18

15,24

15,34

15,46

15,7

16,03

16,35

16,7

2000 3000 4000

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

6i>00

17,86

17,93

Tablica 118. Faktori vijeka trajanja A,, prem a D IN 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Broj članak X

Broj zubi malo l lančanike Zl 23 21 25

45

57

0,747

0,737

0,723

0,698

0,688

0,675

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

38

320

8- R em en sk i i lančani prijenosnici

Vijek trajanja valjaka

U području viših brzina vrtnje ne određuje čvrstoća spojnica vijek traja nja lanca. Taj vijek određuje u tom slučaju vremenska izdržljivost valjaka. Ta vremenska izdržljivost zavisi od broja prom jena opterećenja u toku Tablica 119. Nazivne vrijednosti Fr u kN za vučne sile valjaka valjkastog lanca prema D IN 8195 (u prijedlogu)

250

Zi

84 90 95 100

13 15 17 19 21 23 25 27 30 38 45 50 57

315 48 50 52 57 60 63 66 69 73 80 88 93 100

400

500 15 16 17 18 19 20 20,5 21 22,5 25 28 29 30

26 28 30 31.5 33 36 38 39 40 45 49 52 54

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 min * malog lančanika 800 1000 1250 1600 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 0,08 0,09 0,09 0,1 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,14 0,15 0,17 0,17

5000

6300

8000 10000

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

Tablica 120. F aktor vijeka trajanja Xt za valjke lanaca prema D IN 8195 (prijedlog)

h 2000 5000 10000 15000 30000 50000

32

40

50

63

3,8 0,95 0,32 0,18 0,063 0,030

5,1 1,3 0,48 0,25 0,09 0,04

7,2 1,9 0,66 0,36 0,125 0,059

10,5 2,6 0,95 0,5 0,18 0,08

Broj čla naka X 80 100 15 3,8 1,3 0,7 0,25 0,115

21 5,2 1,9 1 0,36 0,16

125

160

200

250

315

30 7,5 2,6 1,4 0,5 0,24

10,5 3,8 2 0,7 0,32

15,5 5,2 2,8 ! 0,54

22 6 4 1,45 0,65

28 11 5,6 2,1 0,95

Tablica 121. Faktori vrste lanca t, za valjkaste lance prem a D IN 8195 (prijedlog) K orak lanca P mm 5 6 8

Za lance prema D IN 8187 (JUS M.C1.820, 821 i 822) jednostruki dvostruki trostruki

Za lance prema DIN 8188 jednostruki

dvostruki

trostruki

"" ' ...... "1

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 2,91

63,5 76,2 88,9

1,23 1,26 1,21

2,09 2,14 2,05

3.08 3,14 3,01

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


321

očekivanog vijeka trajanja L h. To zapravo znači da zavisi od broja obilazaka lanca za vrijeme vijeka trajanja L^t, broja zubi z l5 koraka lanca p, faktora vrste lanca rr, i od značaljke udara y. U tom slučaju treba izračunati dopuštenu: vučnu silu za valjke F r u kN F, u kN žr t,

FR—Fr - / r • fr

(259)

d o p u šte n a vučna sila u traci lanca za valjke, nazivna v rijednost vučne sile u zavisnosti o d bro ja zubi r , i brzini vrtnje n, (p rem a tablici 119), fa k to r vijeka trajan ja za valjke prem a željenom vijeku trajan ja L^, (prem a tablici 120), fa k to r vrste lanca (prem a tablici 121).

Ako je F / y ^ F R onda se pri besprijekornom podmazivanju može postići željeni vijek trajanja. Uz manjkavo podmazivanje samo onda ako je F /y £ 0,4 FR. Ovdje označava F vučnu silu lanca prema jednadžbi (254), a y značajku udara prem a tablici 116, strana 318. Vijek trajanja zglobova Potrebno je u proračunu 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 od: Tablica 122. Faktori brzine koraka tv za zglobove lanca prema DIN 8195 (prijedlog) Brzina lanca r m/s

K orak lanca, p u mm 31,75 38,1 44,45

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 11.5

15,6 12,4 10,8

14,8 11,7 10,2

14,2 11,3 9,8

0,4 0,6 0,8

13,3 11,6 10,5

12,9 11,2 10,2

11,9 10,4 9,4

11,3 9,9 9

10,5 9,1 8,3

9,8 8,6 7,8

9,3 8,1 7,4

9 7,8 7,1

8,6 7,5 6,85

8,1 7,1 6,42

7,6 6,62 6,01

7,1 6,15 5,58

50,8

63,5

76,2

88,9

13,7 10,9 9,5

12,9 10,2 8,9

12 9,5 8,3

11,2 8,8 7,7

1 2 3

9.8 7.8 6,83

9,5 7,5 6,58

8,8 6,95 6,11

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 5,05 4,41

5,97 4,74 4,15

5,58 4.43 3,89

5,19 4,12 3,61

4 5 6

6.22 5,75 5,43

6 5,57 5,24

5,54 5,16 4,85

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

3,78 3.52 3,32

3,53 3,28 3,1

3,28 3,06 2,87

7 8 9

5,18 4,94 4,74

5,01 4,76 4,57

4,62 4,4 4,22

4,39 4,17 4,01

4,06 3,88 3,73

3,83 3,64 3,5

3,62 3,45 3,31

3,47 3.32 3,19

3,36 3,21 3,08

3,15 2,99 2,87

2,94 2,81 2,69

2,74 2,71 2,5

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

3.06 2,88 2,74

2,95 2.78 2,64

2,77 2,6 2,47

2,59 2,42 2,3

2,41 2,25 2,13

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

2,61 2,43 2,26

2,52 2,33

2,37 2.2

2,21

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

2,24



322

f

površinskog tlaka u zglobovima p v= — — A -y pv u N /c m 2 Fa u N A u cm 2 y

(260)

postojeći p o vršinski tlak u zglobovim a, u k u p n a v učna sila prem a jed n a d ž b i (256), p o v ršin a zglobova p rem a tablici 106, značajk a u d a ra p rem a tablici 116, stra n a 318.

S izračunatim površinskim tlakom p v očitava se sa slike 337 značajka vijeka trajanja vv u zavisnosti od načina podmazivanja. O čitanu vrijednost vv uspoređuje se sa: značajkom zgloba wD rv av

vvD= tv • Av

(261)

z n ačajk a zgloba za vijek tra ja n ja L ^ = 15000 h, fa k to r brzine k o ra k a lanca p rem a tablici 122, fa k to r p u ta tren ja prem a tablici 123.

N/cm2,

10000

8000 8000

772

100

V,S 1 5,5

5

2,5 3,15

8,3

8

10

značajko vijeka trajanja

12,5 w

16

20

25

— »-

Slika 337. Z n ač ajk a vijeka tra ja n ja w u zavisnosti od površinskog tla k a u zglobu p w i od n ačin a p o d m az iv a nja p rem a D IN 8195 za v aljkaste lance

Očekivana vrijednost vijeka trajanja L^ za zglobove dobiva se pri odnosu značajki: w/wD= 0,67 = 50000

0,8 30000

1,0 15000

1,15 10000

1,44 5 000

2,01 2000 h


323

Najpovoljnije je ako se poklapaju vrijednosti vijeka trajanja spojnica, valjaka i zglobova. To će se praktički vrlo rijetko moći ostvariti. Ni u kom slučaju ne smije ni jedan od triju vjekova trajanja ležati ispod željenog za lanac.

Zupčasti lanci Za zupčaste lance ne postoji standard prem a kojem se proračunava. Zupčasti lanci proračunavaju se kontrolom statičke i dinamičke sigurnosti: statička sigurnost

p Sstat = — ^ 7

dinamička sigurnost

Sdi0 =

Fm u kN FG u k N

(262)

p M ^5 Fg c

(263)

lom na sila lanca, tab lica 107, stra n a 305, u k u p n a vučna sila p rem a jed n a d žb i (256), p ri čem u se p o treb n e veličine uzim aju iz tablice 107, fa k to r u d a ra p re m a tablici 112, stra n a 314.

c

Jednadžbe (249) i (251) do (256) vrijede i za zupčaste lance. Vijek trajanja članaka može se proračunati na isti način kao i za valjkaste lance, jer u trošenju ne bi trebala da postoji nikakva razlika. Preporučljivo je posavjetovati se s proizvođačima lanaca. Kao silu koja opterećuje vratilo (vidi si. 304, str. 280) može se uzeti za sve vrste lanaca da je 1,5 F, ako F znači vučnu silu prem a jednadžbi (254). Tablica 123. F aktor puta trenja Av za zglobove lanca prema D IN 8195 (prijedlog) Broj članaka X

Prijenosni omjer i

13

15

17

19

21

23

0,64 0,7

0,69

0,74

0,76

0,79

2

0,57 0,63

2 3

0,69 0,76 0,79

0,77 0,85 0,88

0,83 0,91 0,95

0,98 0,98 1,01

0,92 1,01

100

1 2 3 5

0,76 0,85 0,88 0,91

0,87 0,96 0,99 1,02

0,93 1,03 1,07 1,09

1 1,1 1,14 1,17

200

1 2 3 5 7

0,97 1,07 Ml 1,14 1,17

1,09 1,2 1,25 1.28 1.31

1,17 1,29 1,34 1,37 1,41

1,26 1,38 1,43 1,47

70

21*

Broj zubi malog lančanika z, 45

57

1,26 1,39

1,33

1,44

1,58 1,74 1,81

1,67 1,84

1,81 1,99

25

38

0,95 1,04

0 97

1,12

1,03 1,14 1,18

1,07 1,17 1,22

1,1 1,21 1,25

1,3 1,43 1,48 1,52

1,34 1,47 1,52 1,57

1,38 1,51 1,57 1,61

324

9.

ZUPČANI PRIJENOSNICI

9.1. Osnove 9.1.1. Vrste i oblici

Zupčanici prenose okretno gibanje s jednog vratila na drugo pomoću tzv. veze oblikom, koju u ovom slučaju čini zahvat zubi. Zupčanim prijenosni cima nije prem a tome potreban poseban prijenosni element kao kod remenskih (remen) i lančanih prijenosnika (lanac). Ako se u sprezi nalaze dva ili više zupča nika, govori se o prijenosniku. Razlikuju se prijenosnici sa stalnim prijenosnim omjerom (npr. između pogonskog i radnog stroja), menjači brzina, kod kojih se dovođenjem u zahvat različitih zupčanika prijenosni omjer može mijenjati (npr. alatni strojevi i m otorna vozila), razdjelni prijenosnici za istodobni pogon više vratila (npr. viševretenske bušaće glave). Prem a međusobnom položaju osi vratila mogu zupčanici imati slijedeće oblike: 1. Čelnici, kod paralelnih vratila (si. 338a), 2. Ozubnice, kao beskonačno veliki čelnici za promjenu okretnog gibanja u pravocrtno (si. 338 b), 3. Stožnici, kod vratila koja se sijeku (si. 338 c), 4. Vijčani zupčanici, kod mimosmjernih vratila (si. 338 d), 5. Puževi i pužna kola kod mimosmjernih vratila (najčešće pod pravim kutom) (si. 338 e).

S lika 338. O sn o v n i oblici z u p čan ik a a) čelnici; b) ozu b n ica; c) stožnici; d) vijčanici; e) puž i pužno k olo

Prem a toku uzdužnih linija bokova razlikuju se po D IN 968 (JUS M.C1.012 i 013); 1. Čelnici s ravnim, stepenastim, kosim, strelastim i lučnim zubima (si. 339), 2. Stožnici s ravnim, kosim, zakrivljenim evolventnim i zakrivljenim lučnim zubima (si. 340).

325

9.1. Osnove

9.1.2. Z akon ozubljenja

Prijenosni omjer je odnos brzine vrtnje n 1 ili kutne brzine co, malog zupčanika prema brzini vrtnje n2 ili kutnoj brzini co2 velikog zupčanika:

a)

b)

c)

dl

e)

Slika 339. Slika 339. O blici b o k o v a n a čelnicim a (p rikazani n a ra zv in u to m cilindričnom plastu) a) ravni z u b i; b) p o m ak n u ti z u b i; c) kosi z u b i; cl) strelasti zu b i; e) lučni zubi Slika 340. O blici b o k o v a n a stožnicim a (prik azan i n a ra zv in u to m p lastu stošca) a) ravni z u b i; b) kosi zubi; c) spiralni z u b i; cl) evolventni z u b i; e) lučni zubi Slika 341. K inem atske kružnice i njihove o b o d n e brzine. T re n u tn a to čk a d o d ira b o kova

Prijenosni omjer

i = nl/n 2 =(ol/co2

(264)

Prem a najnovijim ISO i D IN propisima treba prijenosnom omjeru i dodati negativni predznak ako je smjer vrtnje jednog zupčanika suprotan smjeru vrtnje drugog (lijevo i desno). U ovoj knjizi prijenosni omjer i imat će uvijek pozitivan predznak.

326

9. Z upčani prijenosnici

Omjer broja zubi (kinematski omjer)

u = z 2/ z l

(265)

z ! broj zubi m alog zupčanika, z2 bro j zubi velikog zupčanika.

Da bi prijenosni omjer ostao u svakoj fazi okretnog gibanja konstantan, potrebno je da bokovi zuba imaju određeni oblik. Bokovi zuba u zahvatu moraju, naime, za cijelo vrijeme trajanja zahvata da budu u m eđusobnu dodiru i da valjajući se jedan po drugom ostvaruju gibanje. Budući da su bokovi zakrivljeni, oni se, prom atrano u ravnini crtanja, dodiruju u pojedinim točkam a (si. 341). Prem a zakonim 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 norm alnih kom ponenata brzina u svakoj fazi gibanja m oraju m eđusobno poklapati. Zupčanike predstavljamo sebi najprije kao glatke cilindre, kao cilindrične tarenice tarnog prijenosnika, kod kojeg pogonski cilindar trenjem bez klizanja prenosi gibanje na gonjeni cilindar (gonjenu tarenicu). Cilindri se valjaju m eđusobno jedan po drugom bez klizanja i puzanja. Na ovim cilindrima, kinematskim cilindrima kako ih nazivamo, zamišljamo da su sada naneseni zubi (si. 341). Općenito površine koje se kod tarnih prijenosnika međusobno valjaju nazivamo površinama valjanja, a kod zupčanika bile bi to kinematske kružnice wx i w2. Dvije kinematske kružnice dodiruju se m eđusobno u kinematskom polu C, koji leži na spojnici centara spregnutih zupčanika. Budući da se kinematske kružnice m eđusobno valjaju bez puzanja, imaju jednake obodne brzine

pw= đwl ■n • nx= d W2 ■n ■n 2

(266)

uw u m /s o b o d n a brzina kinem atskih kružnica ^w i>4W2 u m p ro m jeri k inem atskih kružnica « !, n 2 u s " 1 brzine vrtnje zupčanika.

Iz gornjeg proizlazi prijenosni omjer r wi> r w2

i = n 1 /n 2 = dvl2 dvll = rw2/r wX

(267)

radijusi kin em atsk ih kružnica.

Na si. 342 prikazani su nam jerno nepravilno oblikovani zubi zupčanog para. Bokovi tih zupčanika dodiruju se trenutno u točki B (točka F x na boku 1 dodiruje se s točkom F 2 na boku 2 u točki B). Zupčanik 1 okreće se kutnom brzinom cox, zupčanik 2 kutnom brzinom o)2. Točka F x kreće se obođnom brzinom p1= ru1 K 1, točka F 2 obodnom brzinom v 2 =o)2 - R 2. O ba vektora brzina okom ita su na radijus-vektora R l i R 2. Zbog kontrole uvjeta dodira povući će se kroz dodirnu točku B tangenta T koja tangira oba boka, a na nju okomica N. Obodne brzine ;;x i v2 rastavljaju se na kom ponente, u smjeru zajedničke tangente (T) r lX i v l2 i u smjeru zajedničke okomice na tangentu (N) unl i vn2. Budući da je, prema slici, i>n l< u n2 nije ispunjen uvjet da bude r*nt —rn2 * Bokovi su prema tome pogrešno oblikovani.

9.1. Osnove

327

K om ponente brzina u smjeru okomice na tangentu (N) vnl i vn2 možemo prom atrati kao obodne brzine na radijusima rhl i rb2. Prem a tome je vnl = = rbl ■(Uj i vn2 = rb2 -a>2. Budući da m ora biti anl = t;n2 , m oralo bi biti rbl 0 ; , = = rb2 ■co2 . Sa i=(oJco 2 proizlazi da je i i= rb2 jrbi=r'w2 /r'wl. Osim toga je i= = rw2 A\vi> prem a tome m ora biti i ^ 2 / ^ 1 = rw2/rw l. Iz toga proizlazi da prijenosni omjer i može biti konstantan samo onda ako se točka C' poklapa

Slika 342. O d n o si brzina pri d o d iru dvaju n am je rn o p ogrešno oblikovanih bokova zu p čan o g p a ra

s kinematskim polom C, odnosno kada je r'wi = r wi i r'v/2 = rw2. Samo u tom slučaju može biti vnl = vn2. Ovaj kinematski preduvjet donosi zakon ozubljenja koji glasi: Okomica na tangentu trenutne točke dodira dvaju bokova mora prolaziti kroz kinematski pol C.

9. Zupčani prijenosnici

328

9.1.3. Dodirnica bokova, zahvatna linija (dodirnica profila)

Zakon ozubljenja zahtijeva da se odrede kinematski ispravno oblikovani bokovi. SI. 343 a pokazuje proizvoljno oblikovan bok 1 zupčanika 1. N a njemu je uzeta proizvoljna točka Fj i kroz nju povučena tangenta T i okomica na tangentu (nórmala) N. N órm ala N siječe kinem atsku kružnicu u točki W j. Ako zamislimo da se zupčanik 1 okreće udesno, onda se kreće i bok 1 s točkom Fj u smjeru strelice udesno prem a točki B, a točka W , prem a točki C. Budući da okomica na tangentu u trenutnoj točki dodira točaka W x i C m ora prolaziti kinematskim polom C, točka B je obavezno točka dodira s odgovarajućim bokom zupčanika 2. To znači da je točka B zajednička točka za oba boka!

Slika 343. P ro n alažen je su p ro tn o g b o k a a k o je oblik jed n o g b o k a zad an

Ako sada zamislimo da smo oba zupčanika okrenuli za istu vrijednost natrag, pomiče se točka iz kinematskog pola C zupčanika 1 prem a W x, a zupčanika 2 prem a W 2. Lukovi CW , i CW 2 m oraju zbog međusobnog valjanja kinematskih kružnica w, i w 2 biti jednako dugi. Tražena točka F 2 suprotnog boka m ora od točke W 2 biti udaljena za a, kao što su i međusobne udaljenosti točaka B od C i F t od W t , jer se sve tri spomenute duljine a m oraju poklopiti kada točke F j i F 2 dospiju u točku B. Provedemo li ovakvu konstrukciju za više točaka zadanog boka F, dobit ćemo veći broj točaka F 2. Spojimo li tako dobivene točke, dobivamo traženi suprotni bok 2, koji u svakoj fazi dodira sa zadanim bokom F x ispunjava zakon ozubljenja (si. 343 b). Ako spojimo sve dodirne točke B, u kojima se dodiruju bokovi, dobivamo zahvatnu liniju (dodirnicu profila) g. Prostorno gledano, dobivam o površinu zahvata. Zahvatna lunja je apsolutna putanja dodirne točke. S druge strane dodirna točka putuje i uzduž boka. N a taj način bokovi predstavljaju relativnu putanju dodirne točke. 9.1.4. Evolventno ozubljenje Iz 9.1.3. proizlazi da jednom zadanom boku pripada posve određen suprotan bok i određena zahvatna linija. O brnuto, zadanoj zahvatnoj liniji pripada određen par bokova. Zbog unifikacije, a i zbog izrade, pokazalo se korisnim da se zahvatnoj liniji dade određen oblik. Ako se zahvatna linija g sastoji od dva kružna luka dobivam o cikloidno ozubljenje, čiji su. bokovi cikloidno zakrivljeni. Radi teškoća u izradi, a i

329

9.1. Osnove

nekih drugih nedostataka, ovo ozubljenje nema značaja u strojogradnji, pa je to razlog da o njemu neće biti ovdje govora. Ako je zahvatna Unija pravac dobivam o evolventno ozubljenje. K ut koji zahvatna linija zatvara s tangentom u kinematskoj točki C nazivamo kutom zahvatne linije (kut dodirnice profila) a. Radi toga što je zahvatna linija pravac ona je ujedno i okomica na tangente svake trenutne točke dodira. Zahvatna linija tangira temeljne kružnice bi i bz u točkam a N i i N 2 (si. 344a i b). Ako se prema slici 344a zahvatna linija g 2 valja po temeljnoj kružnici b 2, tada točka na zahvatnoj liniji, koja se poklapa sa kinematskim polom C, opisuje evolventu. Tako dobivena evolventa je bok zupčanika 2 i to njegov tjemeni i podnožni dio, ako je valjanje zahvatne linije po temeljnoj kružnici zupčanik 1

Slika 344. E volventno ozubljenje: a) nastajan je b o k a na z u p čan ik u 2; b) n a stajan je b o k a na zupčan ik u 1

bilo ograničeno prem a gore tjemenom kružnicom a 2, a prem a dolje temeljnom kružnicom b 2. N a si. 344 a pokazana je točka F 2 dobivena valjanjem zahvatne linije na temeljnoj kružnici na dijelu luka N 2B2 = hb. T ime je dio pravca C N 2 = g 2 postao dulji za dužinu bh. U tom slučaju okreće se generatrisa (roditeljica) F 2B2 = p2= g 2+ 6b m om entalno oko točke B2, tako da je ona ujedno norm ala u točki F 2 (okomica na tangentu u točki F 2). Zamislimo da se zupčanik 2 okreće ulijevo, kako to pokazuje strelica, sve dotle dok se ne poklope točke B2 i N 2; tada će se p 2 poklopiti sa zahvatnom linijom. Točka F 2 pom akla se prem a točki B. Iz toga proizlazi d a je put BC = bh. U točki B m ora, prem a tome, F 2 doći u dodir s odgovarajućom točkom suprotna boka. Bok zupčanika 1 nastaje istim postupkom valjanja zahvatne linije po temeljnoj kružnici b t (si. 344b). N a slici pokazana točka F , dobivena je valjanjem zahvatne linije po dijelu luka N 1 B l = bb. N a taj je način pravac N iC = pi kraći za dužinu bb, tako da je generatrisa B iF i = p i = p i —fa. Zamislimo sada da se zupčanik 1 okreće udesno, kako to pokazuje strelica, sve dok se ne poklope točke Bj i N t ; ležat će pj na zahvatnoj liniji, a točka F , pom aknut će se prem a točki B. Budući da su temeljne kružnice proporcionalne kinematskim, zakrenule su se obje kinematske kružnice pri okretanju za jednake duljine lukova bh (si. 344a i b). N a taj se način točke F, i F 2 m oraju dodirnuti u točki B, što je dokaz ispravnosti konstrukcije.

330


SI. 345 prikazuje evolventni zupčani par. O d temeljnih kružnica b do podnožnih kružnica f bokovi se mogu proizvoljno oblikovati, jer ti dijelovi boka ne ulaze u zahvat. M eđutim, ti dijelovi boka ne smiju otežavati zahvat. U periodu zahvata od točke A do C u dodiru je tjemeni dio boka A2C zupčanika 2 sa podnožnim dijelom boka F jC zupčanika 1. U periodu zahvata od točke C do E u dodiru je tjemeni dio boka CA, zupčanika 1 s podnožnim dijelom boka C F 2 zupčanika 2. Pri obrtnom smjeru gibanja put zahvata (dodirnica profila) je zrcalna slika puta zahvata AE. Radijusi zakrivljenja obaju bokova p 2 i p2 različiti su u pojedinim točkam a dodira, osim u jednoj točki. N a 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.

Slika 345. E v o lventno ozubljenje u z ah v atu a rad n i b o k ; r desni b o k ; / lijevi b o k ; w k inem atske k ru ž n ic e; b tem eljne k ružnice; / p o d n o ž n e k ru ž n ic e : a tjem ene kružnice

9.1.5. Ozubljenje s ravnim bokovima i unutarnje ozubljenje

Ozubnica (zupčana letva) je vijenac čelnika s beskonačno velikom kinem atskom kružnicom. Kinem atska kružnica je prem a tome pravac; prostorno gledano to je zapravo kinematska ploha. Prem a D IN 868 (JUS M.C1.011) takva se ozubljenja nazivaju ozubljenja s ravnim bokovima (plosnato ozubljenje). Kod evolventnog ozubljenja postaje u tom slučaju i temeljna kružnica besko načno velika, a isto tako i radijusi zakrivljenja bokova, pa i oni postaju pravci (si. 346). To je posebna prednost, jer se s jednostavnim alatim a s ravnim bokovima može ozubiti svaki zupčanik s vanjskim ozubljenjem. Zbog toga upotrebljava se profil ozubnice kao standardni profil (D IN 878, JU S M.C1.016) za sve zupčanike. Zupčanici s vanjskim ozubljenjem m oraju se sprezati sa standardnim profilom. K ut zahvalne linije (kut dodirnice profila) standardiziran je sa a = 20°. K inem atska linija standardnog profila naziva se srednja linija profila MM.

9.1. Osnove

331

Ozubnicu treba shvatiti kao zupčanik s beskonačno m nogo zuba, premda se sama ozubnica izrađuje samo s ograničenim brojem zuba. Prijenosni omjer prijenosnika s ozubnicom prem a jednadžbi (265) na str. 326 iznosi u= oo.

Slika 346. Z u p ča n i p a r s ravnim i evolventnim b o k o v im a (ozubnica k a o sta n d a rd a n profil)

S povećanjem kinematske kružnice može se ići i dalje u negativno područje, pa zupčanik s vanjskim ozubljenjem prelazi preko ozubnice na zupčanik s unutarnjim ozubljenjem, (si. 347). Time bokovi dobivaju oblik uzubine vanjskog ozubljenja, a uzubine oblik zuba vanjskog ozubljenja.

Zbog negativnog zakrivljenja u odnosu na vanjsko ozubljenje, broj zuba unutarnjeg ozubljenja dobiva negativan predznak. Tako prema jednadžbi (265) na str. 326 prijenosnik s unutarnjim ozubljenjem ima negativan prijenosni omjer broja zubi u. N a primjer, za z 1= 20, z2= —60 biva u = z 2 / z 1~ - 3 . 9.1.6. Valjanje i klizanje bokova

Prilikom zahvata zubi ne dolazi samo do međusobnog valjanja bokova nego i do m eđusobnog klizanja bokova (si. 348a). Točke bokova F , i F 2 doći će u međusoban dodir u točki A, a točke FJ i F2 u točki B. Iz toga proizlazi da će za to vrijeme dio boka biti u dodiru s dijelom boka f2. Budući da su oba ova dijela različito duga, razlika duljina je put klizanja. Kraći dio boka

332


bit će jače istrošen. Specifično klizanje £ označava razliku brzina klizanja v{ (tangencijalnih kom ponenata brzina) pojedinih točaka dodira bokova, u odnosu na tangencijalnu kom ponentu brzine odgovarajuće točke prom atranog zupčanika (si. 348 b) r

».2 “ »li

Š2 —

Slika 348. V aljanje i klizanje b o k o v a a) dijelovi b o k o v a J \ i J 2 koji se m eđ usobno d o d iru ju za vrijem e z ah v a ta o d A do B; b) to k tangencijalnih k o m p o n e n a ta brzina t>u i r l2 za vrijem e d o d ira od F , i F 2 u A ; c) tok specifičnog klizanja ra d n o g b o k a 2

N a slici 348 c prikazan je tok specifičnog klizanja boka 2. Negativno specifično klizanje podnožnog dijela boka je nepovoljno. Stvarno se podnožni dijelovi bokova najviše i troše. Zbog jednakih kom ponenata tangencijalnih brzina na diobenoj kružnici, klizanje je tam o jednako 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 ravnini zubima), zračnost između zuba

Razmak od zuba do zuba mjeri se na diobenoj kružnici prom jera d (si. 349). Kinematske kružnice identične su s diobenim kružnicama. Govoreći 0 N U LTIM zupčanicima želi se zapravo naglasiti d a je razlika između diobenih 1 kinematskih kružnica jednaka nuli! Ova konstatacija odnosi se na izradu ozubljenja. Pokazat ćemo da i kod N U LTIH zupčanika ne m ora pri sparivanju

Slika 349. K arak terističn e veličine čelnika s ravnim zubim a

333

9.1. Osnove Tablica 124. Standardni moduli u mm prema D IN 780 0,05 ■8 as

1,5

CN 0,055 *8

OL

1,75

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

1,25

1

2

2,5

3

4

5

6

8

10

12

16

20

25

32

40

50

60

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

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 JU S M.C1.015 Standardni modul u mm I

II

III

I

1

III

1,375

5

1,75

6

16

2

2,5 2,75

22

7

25

9

32

28

36

10 3,25

16

20 6,5

8

2,25

III

18 5,5

1,5

II

14

3,75 4,5

1,25

I 12

3,5 4

1,125

3

II

11

40

s nekim drugim zupčanikom doći bezuvjetno do poklapanja diobenih i kinem atskih kružnica. Prem a D IN 870 (JUS M.C1.012) definiranje pomoću osnovnog (standardnog) profila (vidi i si. 346) pojam N U L T IH zupčanika na slijedeći način: N U L T I zupčanici su oni kod kojih srednja linija osnovnog (standardnog) profila tangira diobene kružnice (u kinematskom polu C). Prijenosnik s N U L T IM zupčanicima naziva se N U L T I prijenosnik. Pod korakom p podrazumijevamo razm ak od zuba do zuba mjeren na diobenoj kružnici (si. 349). Opseg diobene kružnice m ora biti jednak umnošku z -p , ako z označava broj zuba. Opseg diobene kružnice jednak je također umnošku d■n. Prem a tome z- p = d -n , a p/n = d/z. Ovaj odnos p/n nazivamo modul m. M odul je prema tome poredbeni pokazatelj modul

m = —= (268) n z Kao dio diobenog prom jera modul se može shvatiti i kao 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 p u m u d u z

d = z ■m

(270)

mm k o ra k , mm m o d u l (tablica 124 i 124a), mm p ro m je r d iobene kružnice, b roj zuba.

N a si. 349 prem a D IN 3999 i prem a ISO /R 701 (oznake za ozubljenja) kod N U L T IH zupčanika (oznake JUS M .C l.011 i 012 iz 1958. g. nisu još prilagođene oznakam a ISO) označuje: d prom jer diobene kružnice, da prom jer tjemene kružnice, d f prom jer podnožne kružnice, db prom jer temeljne kružnice, h ukupnu visinu zuba, ha tjemenu visinu zuba, h { podnožnu visinu zuba, hg zajedničku visinu zuba zupčanog para, p korak, pe korak zahvata = p ■cos a, s debljinu zuba, e širinu uzubine, a standardni kut zahvatne linije = 20° (kut nagiba profila osnovne ozubnice), i diobeni korak, b širina zuba. Ako su debljine zuba zupčanog para jednake, m oraju teoretski širine uzubina biti jednake debljini zuba. Zbog proizvodnje i pravilne funkcije m ora između onih bokova preko kojih se ne prenosi gibanje postojati bočna zračnost j (si. 350). Norm alni zupčanici imaju tjemenu visinu zuba ha= m. Podnožna visina mora biti nešto veća, da se ne bi dodirivale tjemene i podnožne kružnice. Zračnost između tjemene i podnožne kružnice naziva se tjemena zračnost c. O na može varirati između 0,06 i 0,26 m. U pravilu iznosi c « 0 ,2 m , tako da je podnožna visina zuba h f —l, 2 m. Prem a si. 349 i 350 za vanjske i unutarnje N U L T E prijenosnike iznosi promjer tjemene kružnice

da= d + 2 h„

(271)

promjer podnožne kružnice

d { —d —2 h{

(272)

promjer temeljne kružnice

db = d- cos a

(273)

N U L T I razmak osi

m a = r 1 + r 2 —— ( z i + z 2)

(274)

Budući da broj zubi zupčanika s unutarnjim ozubljenjem z 2 m ora biti negativan, m oraju i promjeri biti negativni. N a primjer d 2 = m ■z 2 — —5 mm • 20 = = —100 mm, da2 = d 2 + 2 ha= —100 mm + 2 -5 mm = —90 mm.

9.1. Osnove

335

Iz proizvodnih razloga m oraju za razmake osi biti predviđene tolerancije međusobnog položaja osi (D IN 3994, JUS M.C1.036).

9.1.8. Granični broj zuba nultih čelnika s ravnim zubima

Gledano relativno, jedan zupčanik kruži oko drugoga kao što planeta kruži oko Sunca (zamišljeno je da jedan zupčanik stoji). Vršna točka na tjemenu zuba zupčanika koji kruži opisuje relativnu putanju vrha zuba u uzubini zupčanika koji stoji (si. 351). Apsolutna putanja vršne točke je tjemena kružnica. Za zahvat zuba ne upotrebljava se cijeli podnožni dio boka. Evolventa na boku zuba i onako počinje tek od temeljne kružnice, koja leži izvan podnožne kružnice. Dio između temeljne kružnice i podnožne kružnice ne služi za prijenos sile i gibanja i može se prem a tome 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 točaka N t ili N 2, u kojima zahvatna linija tangira temeljne kružnice, putanja vrha glave velikog zupčanika


336

presijecala bi dio aktivnog dijela podnožja boka malog zupčanika u blizini temeljne kružnice. O va se pojava naziva podrezivanje. N a slici 352 prikazana je podrezanost dobivena alatom u obliku ozubnice.

Podrezanost se može smanjiti povećanjem broja zuba ipalog zupčanika. N a taj način odmiče se središte malog zupčanika prem a van, pa put dijela zahvata N XC postaje dulji. Isto tako može se povećanjem kuta zahvatne linije izbjeći opasnost podrezivanja. Iz toga proizlazi da je za određenu veličinu kuta zahvatne linije i za određeni prijenosni omjer potreban minimalni, granični broj zuba zg malog zupčanika. Teoretski, granični broj zuba za zupčani prije nosnik s ozubnicom, koji općenito označavamo kao minimalan broj zuba N U L T O G vanjskog ozubljenja, iznosi teoretski granični broj zuba

z%= 2/sin2 a

(275)

Kod a = 20° je z%= \ l . Praktički se dozvoljava m ala podrezanost, pa se kod a = 20° računa sa ^ = 1 4 . Ova m ala podrezanost koju pri izradičini alat nije štetna. Naime, u radu zupčanog para ulazi već slijedeći par zubi u zahvat, prije nego što bi podrezani dio boka m orao da radi. Podrezanost će biti potpuno neškodljiva ako podrezani dio boka zuba ne ulazi uopće u zahvat. Praktički granični broj zubi

z’gK ^ z g

(276)

K od prijenosnika s unutarnjim ozubljenjem preporučuje se oprez s obzirom da je granični broj zubi zupčanika s vanjskim ozubljenjem veći nego onaj dobiven jednadžbam a (275) i (276). Granični broj zubi kod a = 20° i kod broja zubi z 2 zupčanika s unutarnjim ozubljenjem iznosi: z 2 — oo zg = 17

« —80 18

« —45 19

« —35 20

9.1. Osnove

337

Ako je Z[ < z g potrebno je izvršiti skraćenje glave zupčanika s unutarnjim ozubljenjem. Ograničenost broja zubi prema dolje jedan je od nedostataka evolventnog ozubljenja. Veći kut zahvatne linije snizuje granični broj zuba, no može dovesti do zašiljenosti vrha zuba, čak i ispod tjemene kružnice (si. 353).

i

i

i

Slika 353. U tjecaj k u ta z ah v atn e linije n a o blik z u b a

9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim zubima Za razliku od cikloidnog ozubljenja, evolventno ozubljenje je neosjetljivo na povećanje osnog razmaka. Jedino se time mijenja kut zahvatne linije, postaje veći i naziva se pogonski kut zahvatne linije (kut dodirnice profila) a w> a (si. 354a). I kinematske kružnice se povećavaju na promjere dwl i dw2Prem da se kinematske i diobene kružnice više ne poklapaju, a tjemene i bočne zračnosti se povećavaju zbog razm icanja zupčanika, zahvat zubi je i nadalje kontinuiran i bezprijekoran. Ovo svojstvo koristi se za tzv. pomak profila. Povećanje razm aka osi zapravo je razmicanje jednog zupčanika od drugog, pa se tjemena i bočna zračnost povećavaju. D a bi se tjemena zračnost dovela na prvotnu mjeru, m ora se prema si. 354b povećati tjemena kružnica zupčanika 1. Nadalje je potrebno produžiti bokove do nove tjemene kružnice i povećati podnožne kružnice. D a bi se izbjegla prevelika bočna zračnost svi lijevi bokovi zupčanika 1 m oraju biti pom aknuti u smjeru oboda. N akon tih m jera zahvat zubi je kao i ranije, prije razmicanja, bezprijekoran i pravilan. Ovaj pozitivni pomak profila pruža slijedeće prednosti:

S lika 354. P ozitivni p o m ak profila: a) N U L T I z u p ča n ik ; b) V -P L U S zupčanik 22 Elementi strojeva


338 1. 2. 3. 4.

Povećanjem kuta zahvatne linije smanjuje se opasnost od podrezivanja. Povećanje debljine zuba u korijenu, tako da je moguće prenositi veće sile. Poboljšanje uvjeta klizanja bokova. M ogućnost prilagođavanja razm aka osi na određene ugradbene zahtjeve. Nepovoljna je povećana opasnost od zašiljenosti. Zupčanike s pom akom profila moguće je izrađivati ođvalnim postupkom, alatim a u obliku zupčanika i u obliku ozubnice, s time da se alat za određenu veličinu odm akne od izratka. Moguć je negativni pomak profila, ako se smanji tjemeni promjer kola, a alat za određenu veličinu pom akne izratku. Pri sparivanju tako dobivenog V-M1NUS zupčanika s N U LTIM dobiva se pogonski kut zahvatne crte a w< a . Negativni pom ak profila povećava opasnost podrezi . anja, a zubi postaju tanji. NU LTI, V-PLUS i V-M INUS zupčanici mogu se proizvoljno međusobno sparivati. Dobiveni razm ak osi a odgovarat će vrsti i veličini pom aka profila. Prema sparivanju dobivaju se slijedeće vrste parova (prijenosnika): 1. N U IT I parovi, ako se sparuju dva NULTA zupčanika. 2. V -N U IT I parovi, ako se sparuje jedan V-PLUS i jedaii V-M INUS zupčanik, a njihov razm ak osi ostane nepromijenjen. 3. V-PLUS parovi, ako se sparuju V-zupčanici ili jedan V-PLUS i jedan N U LTI zupčanik, ali tako da razmak osi postane veći od razm aka koji odgovara N U LTIM parovima. 4. V-M IN U S parovi, ako se sparuju V-zupčanici ili jedan V-M INUS i jedan N U LTI zupčanik, ali tako da razmak osi postane manji od razm aka koji odgovara N U LTIM parovima.

Pom ak profila na zupčaniku m odula m = 1 označava se prem a D IN 3992 i JU S M.C1.012 kao faktor pomaka profila x. Stvarni pomak profila iznosi x m (si. 355). Dimenzije V-zupčanika izračunavaju se onda ovako: promjer diobene kružnice

d = z- m

(277)

promjer tjemene kružnice

đa = d + 2 x ■m + 2ha

(278)

9.1. Osnove

339 promjer podnožne kružnice df = d + 2 x • m — 2/j,

(279)

promjer temeljne kružnice db= d- cos a

(280)

z m u mm ,x ha u m m hf u m m a u °

bro j zubi zu p ča n ik a (kod u n u tarn jeg o z ubljenja negativan), m o d u l o zubljenja (tablica 124 i 124a), fa k to r p o m ak a profila, tjem ena visina zuba, u prav ilu h, = m, p o d n o ž n a visina zuba, u pravilu h ,= 1,2 m, k u t z ah v atn e linije N U L T IH p aro v a, u prav ilu a = 20°

Kod pozitivnog pom aka i vrijednosti faktora pomaka x su pozitivne, kod negativnog pom aka negativne. Iz gornjeg dijela slike 356 može se očitati koliko najniže smiju biti veličine faktora pom aka kod a = 20° i a = 15° pri z < 14 odnosno 17 (a = 20°) i z < 2 5 odnosno 30 (a =15°), da bi bila izbjegnuta praktička i teoretska mogućnost podrezivanja. Pri tome je pretpostavljeno da se ozubljenje vrši alatom u obliku ozubnice. Veličina faktora pom aka m ora ležati ispod krivulje označene kao granica zašiljenosti (stvaranje zašiljenog tjemena zuba). U donjem dijelu slike dane su granične vrijednosti broja zuba za negativne pomake profila.

Slika 356. U tjecaj p o m a k a profila n a granične vrijednosti b ro ja z u b a zg i zg k o d a = 20° i a = 1 5 ° p rem a D IN 3960

U D IN 3994 i 3995 standardizirano je tzv. 0,5-ozubljenje. To su zupčanici s pozitivnim pom acima s x = 0,5. U principu se faktori pom aka profila x t i x 2 zupčanika mogu birati proizvoljno. Ne smije, međutim, izborom pom aka kasnije kod sparivanja zupčanika doći do smetnji u zahvatu. To znači da u zahvatu smiju biti samo evolventni dijelovi bokova zuba. Do smetnji u zahvatu može doći nepovoljnim izborom pom aka, bilo na podnožju malog zupčanika 1, bilo na podnožju velikog 22*


340

zupčanika 2 i to radi nedovoljnih duljina podnožnih dijelova evolvente. Smetnje se u takvom slučaju otklanjaju skraćenjem tjemene visine glave. Tjemene debljine zuba ne smiju biti ispod određene minimalne veličine, u pravilu sa= 0 ,4 • m (vidi si. 355, na str. 338). Isto tako ne smije biti smanjena ni tjemena zračnost, koja u pravilu iznosi c = 0 ,2 m (vidi si. 350, na str. 335). Slika 357 daje uputstva za svrsishodan izbor sume faktora pom aka profila + x 2 u zavisnosti od zbroja zubi z 1 + z 2. Linije P1 do P9 služe za označavanje pojedinih svojstava ozubljenja. Za ozubljenja koja treba da su u odnosu na nosivost i bučnost dobro 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. a 2,0 18

i

I 1,6

^ IM 1,2 ** 10 ■§ 0,8 S Oj i§•-0,2 0

20

N

-

0,6

-

0,8

~ 1,00

I

I

20

V \ V

i

~PU-

I |

| 20

!

dobro uiednoteno ozubljenja

I t

visok stuoonj prekrivanja

-

90

I I

9, -9,

! ! -----i----- za posebne slučajeve — |------

\

ZO

it

visoku nosivosf korijena i bokova zubi

!

vN \\\ \ \ \ \

■S,-0 ,9

I

i

za posebne slučajeve

60

80

t -

T

T

1

1

-1—

I

___

100 1Z0 190 160 180 Z00 ZZO 290 Z60 Z80 300 zbroj broja zubi Zj

---- *-

Slika 3.57. Iz b o r sum e fa k to ra p o m ak a profila x t i x 2 p rem a D IN 3992

Podjela faktora pom aka profila x x i x 2 vrši se prem a slici 358 (za reduci rane prijenosne omjere; za m ultiplikatore vidi D IN 3992). N a si. 358 ucrtane su linije sparivanja LI do L i 7. One su tako odabrane da predstavljaju linije jednake opteretivosti korijena zuba malog i velikog zupčanika, odnosno linije jednakih naprezanja u presjeku korijena zuba. Faktori pom aka x ( i x 2 treba da budu tako podijeljeni da leže na istoj liniji sparivanja. U tu svrhu dan je primjer sa z l = 20 i z2 = 50 z u b a : N ajprije se sa slike 357, za z 1+ z 2 = 70, o d ab ere iz p o d ru č ja P 5 x , + x 2 = 0,4. N a si. 358 to čk a A d o b iv en a je iz 0,5 (z2 + z 2) = 35 i 0,5 (x 1 + x 2) = 0,2. T o čk a A leži na liniji L 11. O d točke A ide se uzduž L 11, lijevo i desno d o z, = 2 0 i z2 = 50 i d o b iv aju točke A! i A 2. O rd in a te to ča k a A! i A 2 su x , = 0 ,2 8 i x 2 = 0,12. N e padne li to čk a A na neku o d linija sparivanja, treb a k ro z A povući liniju čiji tok o d g o v a ra bližoj liniji sparivanja. Iz ta k o povučene linije dobiv aju se n a isti način točke A 1 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 ovom području nisu potrebna. U istočkanom području neće doći do smetnji u zahvatu samo

9.1. Osnove

341

Slika 358. R aspodjela sum e fa k to ra p o m ak a profila x , i x 2 na o b a z u p ča n ik a p rem a D IN 3992 (pri redukciji bro ja okretaja)

onda kada su tjemeni promjeri zupčanika toliko smanjeni da postoji norm alna tjemena zračnost c> 0,2 m. To znači da tjemeni promjeri imaju veličine dane jednadžbam a (286) i (287). Samo u donjem dijelu slike, označeno vertikalnom šrafurom, javljaju se smetnje u zahvatu Za to područje bila bi neophodna veća skraćenja tjemenog dijela zuba. Zbog toga po mogućnosti izbje gavamo pom ake profila toga područja.

Slika 359. N a sta ja n je d o d a tn e bočne zračnosti k o d sp ariv an ja V -zupčanika (prikaz zračnosti je preuveličan) a) d v a V -P L U S z u p ča n ik ; b) d v a z u p čan ik a V -M IN U S

Ako se dva zupčanika sparuju u V-PAR, dolazi do dodatne bočne zračnosti (si. 359). D a bi se to otklonilo, m ora se razm ak osi posebno podesiti, tj. razm ak osi m ora biti manji nego što proizlazi iz sume faktora pomaka.


342 Ovdje se zato uvode faktor pomaka razmaka osi

x l + x 2

B = 2 --------+ z2

(281)

B v *— JL=

(282)

< /l -t-13B Ako je Bv zadan, a da B treba izračunati, iznosi B% BvV l + 7Bv

(283)

S izračunatim faktorom pom aka osi B v, dobiva se jednadžba za stvarno potreban razm ak osi V-razmak osi

av = (r i + r 2 ) (1 + B v)

(284)

Ako ovako nastali dodatni razm ak osi ne smeta, tj. ako pri istom smjeru vrtnje ne dođe do kolebanja okretnog m omenta, pa time ni do dodatnih unutarnjih dinamičkih sila, može se osni razm ak izvesti u dimenzijama prema jednadžbi P-razmak osi a p = (r\+ r 2 ) + (x i+ X 2 )m (285) M oraju se zapravo izvoditi razmaci koji leže između a \ i aP, tj. O= d \ . . . Up Ako pomaci profila leže u području smetnji zahvata (istočkani dio na si. 358), pa zahtijevaju skraćenje tjemene visine glave, jednadžbe tjemenih promjera su tjemeni promjer

a u mm d tl i d {2 u c u mm

mm

d3 l = 2 a —d f2 —2 c

(286)

d i2 = 2a —d n —2c

(287)

u tvrđeni razm ak osi, po d n o žn i p ro m je r z u p čan ik a p rem a jed n a d ž b i (279) n a str. 339, p o tre b n a tjem ena z račn o st, u pravilu c = 0,2 m.

S utvrđenim razm akom osi a može se izračunati pogonski kut zahvatne linije a w iz jednadžbe V "4“ Y cos a w= —---- - cos a a a osim toga promjer kinematske kružnice

(288)

2a

dw l=

u+ 1

d w2 = 2 a - d wl

(289) (290)

« je k inem atski om jer p rem a jed n a d ž b i (265) n a str. 326.

Treba obratiti pažnju da su za unutarnje ozubljenje z 2, u, a i d w2 negativni! Kod z2 = 0 0 (ozubnica) ne mijenja se profil ni pri bilo kako velikom pom aku

343

9.1. Osnove

profila. Iz toga proizlazi da pomak profila na velikom zupčaniku ne donosi mnogo, osobito onda ako je broj zuba velik. Zbog povećanja nosivosti se u specijalnim slučajevima, ako to stupanj prekrivanja dopušta (vidi 9.1.10.), ide na a = 26° ili 28°. N U L T I zupčanici mogu se prom atrati kao V-zupčanici sa faktorom pom aka profila x = 0 .

9.1.10. Stupanj prekrivanja Zbog postizanja kontinuiranog okretnog gibanja, bez eventualnih prekida, m ora novi par zubi ući u zahvat prije nego što par zubi koji je u zahvatu izađe iz zahvata. To znači da m ora postojati prekrivanje. K ada prema slici 360 točka A na zahvatnoj liniji prijeđe put koraka zahvata pe, slijedeći par zubi ulazi u zahvat. To znači da postoji prekrivanje ako je put zahvata (dodirnica profila) gx = ga+ g f dulji od koraka zahvata pe. Radi toga označavamo kao prekrivanje profila ili stupanj prekrivanja odnos između puta zahvata ga i koraka zahvata p e, tj. vx= g j p e.

Slika 360. P rek riv an je profila 3a p u t z ah v a ta tjem ena zup čan ik a 2; g r p u t z a h v a ta p o d n o ž ja z u p ča n ik a ; g„ p u t z a h v a ta (d o d irn ica profila)

Iz geometrijskih odnosa proizlazi stupanj prekrivanja za vanjsko ozubljenje V rh £„=-

-

''b i

+ V r a2 - rti ~ sin ccw • a

(291)

prijenosnik s ozubnicom

o — zr , *(l-*i) sin a • rx

V ral — rbl +~

£„=-

sin a

(292)

unutarnje ozubljenje V ''a t

- Tm -

V

r\ 2 - rl 2 - sin a w a

(293)

344


rai> ra2 u m m rbi , rb2 u m m r, u mm a u ° aw u ° a u mm m u mm

*i pe u mm

tjem eni p ro m jeri z upčanika, prom jeri tem eljnih kružnica, diobeni p ro m je r z u p čan ik a 1, k u t z ahvatne linije N U L T IH zu p čan ik a, u pravilu ot = 20c, p ogonski k u t z ah v atn e linije [jednadžba (288), na str. 342] kod N U L T IH p a ro v a a w= a , stv arn i ra zm ak osi (kod u n u tarn jeg ozubljenja negativan), m odul ozubljenja fa k to r p o m ak a profila n a z u p čan ik u 1, k o ra k z ah v ata = tem eljni k o ra k = p cos tx = m - n - cos a.

Treba da je uvijek 1,1! Ako je za prijenosnik koji treba projektirati broj zubi zadan (određen), a modul nije još izračunat, može se pri proračunu stupnja prekrivanja uvrstiti m = 1. Naime, apsolutna veličina zupčanika ne utječe na stupanj prekrivanja.

9.1.11. Nisko i visoko ozubljenje

Pod pojmom zajedničke visine zuba hg podrazum ijevam o sumu visina zuba mjerenu od kinematskih kružnica obaju zupčanika. Kod N U LTO G para s visinom zuba ha= m (vidi si. 349, str. 332) je hg= h3 l + h a2 = 2m. Zajednička visina zuba svodi se pom oću faktora visine zuba y na standardni modul (tablica 124 i 124a str. 333), pa je zajednička visina zuba

/ig= 2 y ■m

(294)

Za čelnike standardnog profila D IN 867 i JUS M .C1.015 je ju= 1• Ozubljenje sa >’< 1 označavamo kao nisko ozubljenje, a sa y > 1 kao visoko ozubljenje.

9.1.12. Nulti čelnici s kosim (helikoidnim) zubima

Zubi čelnika s kosim (helikoidnim) zubima zakošeni su prema osi vrtnje za kut koji zatvara linija boka zuba na diobenom cilindru s osi vrtnje, a naziva se kut nagiba boka zuba ¡3. Ako se sparuju dva čelnika s kosim zubima, moraju se nagibi bokova zuba poklapati u kinem atskom polu. To znači da oba zupčanika m oraju imati kutove nagiba bokova zuba, po veličini jednake, a po smjeru suprotne. Razlikujemo zato zupčanike s. desnim i lijevim usponom (si. 361). Budući da su kinematske površine zupčanika zakrivljene, imaju i uzdužne linije bokova zakrivljenja u obliku zavojnice. Kod vrlo širokih zupčanika bili bi zubi, slično kao navoji na vijku, navijeni na diobeni cilindar pod kutom uspona y = 90 —(3. Čelnici s kosim zubima 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 pomoću normalnih alata, ako su oni pri izradi nagnuti prema izratku za kut nagiba boka ¡3. Standardno 20° ozubljenje ne javlja se u tom slučaju u čeonom (bočnom) presjeku (presjeku

345

9.1. Osnove

okom itom na os vrtnje), nego u presjeku okom itom na uzdužnu liniju boka (normalni presjek, si. 363). Tom presjeku odgovara i standardni profil D IN 867, JUS M.C1.015. Razlikujemo zato normalni profil s normalnim kutom zahvatne linije i čeoni (bočni) profil s čeonim (bočnim) kutom zahvatne linije a, X V desnohodni

f

b)

Slika 361. K u t n ag ib a b o k a i k u t u sp o n a z u p ča n o g p a ra čelnika s kosim zubim a, m jereni n a d iobenim cilindri m a. Z u p ča n ik 1 je d e sn o h o d an , a z u p čanik 2 ljevohodan

9f> r

-

p

Jf Jf i

Slika 362. Č elnik s kosim zubim a a) čelo (bok); b) razvijeni diob en i cilindar

A

; / v

/

Slika 363. N o rm a ln i presjek (oko m it n a uzd u žn u liniju boka) čelnika s kosim zubim a

-O


346

M odul koji se odnosi na normalni profil nazivamo normalnim modulom m^. Modul odabirem o prem a standardu (tablice 124 i 124a). M odul koji se odnosi na čeoni (bočni) profil naziva se mi =

čeoni (bočni) modul

Wn/cos

P

(295)

Iz toga proizlazi da je normalni korak pa = mn - n, čeoni (bočni) korak pt = mt -n, a čeoni (bočni) kut zahvatne linije izračunava se iz jednadžbe tan a, = tan a„/cos ft

(296)

S nabrojanim veličinama mogu se izračunati (vidi si. 362) promjer diobene kružnice

dt = mt - z = m" cos P

(297)

promjer tjemene kružnice

du = dl + 2 h,d

(298)

promjer podnožne kružnice d t[= d t— 2 hf

(299)


d tb= d { ■cos a t

(300)

N U L T I razmak osi

a = rt l + ra = (zt + z 2) 2 cos p

(301)'

u mm

n o rm aln i m odul o zubljenja p re m a tab lica m a 124 i 124a, k u t n agiba b o k a zuba o zubljenja n a d io b en o m cilindru, tjem ena visina zuba, u pravilu /ia = m„, p o d n o ž n a visina zuba, u pravilu h i = 1,2 nu, čeoni (bočni) kut z ahvatne linije prem a jed n a d žb i (296), radijusi diobenih k ružnica u čeonom (bočnom ) presjeku, broj zubi zupčanika, k o d u n u tarn jeg o zubljenja z 2 treb a d a im a negativan p redznak!

PU

Stupanj prekrivanja projila ea treba svesti na čeoni (bočni) presjek pa se proračunava po jednadžbam a (291) do (293), s tim da se uvrštava ra = rta, rb= r tb, QC

Otj, 3tw

& ,w , M

^*tl

1 Pe

P te*

Najveći razm ak između početne i krajnje točke linije boka (si. 362) je luk sprezanja bokova gp = b tan/l. Pri okretanju u smjeru strelice tjemena točka Aj ulazi u zahvat, a točka A2 je još izvan zahvata. Tek nakon što pri okretanju zupčanika jedna točka na diobenoj kružnici prevali put Wj W 2 = b tan p, točka A2 ulazi u zahvat. N akon što je točka B, izašla iz zahvata, točka B2 nalazi se još u zahvatu. Točka B2 izaći će iz zahvata tek nakon što je na diobenoj kružnici prevaljen put WxW2 = b tan /i. O dnos između luka sprezanja bokova b tan p i diobenog koraka p{ je radi toga stupanj sprezanja bočnih linija

ep = gp/pt = b ■tan p/pl

(302)

Zahvat čelnika s kosim zubima traje prem a tome dulje nego zahvat čelnika s ravnim zubima. Budući da zub ne ulazi u zahvat istodobno cijelom svojom širinom, nego postepeno točka za točkom, rad čelnika s kosim zubima je osjetljivo tiši od rada čelnika s ravnim zubima. Zbog mirnoće rada bira se

347

9.1. Osnove

kut nagiba boka fi tako da je e ^ l . Najčešće je /?^8 ° do 25°; manji kutovi ne donose nikakve prednosti, a veći izazivaju velike aksijalne kom ponente sila, koje m oraju biti uhvaćene ležajima. Kinematski cilindar daje u normalnom presjeku (si. 363) elipsu čija je kraća poluos ak = rt, a dulja ag= r1(/cos /?. 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 možemo radi toga zamisliti kao čelnike s ravnim zubim a i normalnim profilom, kojemu odgovara standardni profil. Zubi s normalnim ozubljenjem nalaze se na fiktivnom diobenom promjeru s radijusom r„. Ovom fiktivnom diobenom prom jeru odgovara i fiktivni broj zubi, naime fiktivni broj zubi

zn ^ z/cos3 /j

(303)

Fiktivni broj zubi mjerodavan je za proračun graničnog broja zubi kao granice podrezanosti. Za čelnike s kosim zubima iznosi praktički granični broj zubi

r',sst z', • cos3 [i

(304)

gdje je zg= 14 praktički granični broj zubi N U LTO G čelnika s ravnim zubima kod a = 20° [vidi str. 336 i jednadžbu (276)]. 9.1.13. V-čelnici s kosim zubima Izbor i podjela faktora pom aka profila x, i x 2 obavlja se kao i kod V-čelnika s ravnim zubima (vidi str. 340) prema si. 357 i358. Umjesto stvarnog broja zubi mjerodavni su fiktivni brojevi zubi znl i zn2! Treba prem a tome uvrštavati z a z 1= z n l, a z a z 2 = z„2. Sa faktorim a pom aka profila x dobiva se promjer tjemene kružnice

dVd = d{+ 2x ■mn + 2h.d

(305)


dlf = dt + 2x • rr^ —2h f

(306)

Čeoni modul mt, čeoni kut zahvatne linije a,, 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

X -f- V B = 2 —5— — Znl+Zn2

(307)

F aktor pom aka razm aka osi By izračunava se pom oću jednadžbe (282) na str. 342. Jednadžbe razm aka osi tada glase V-razmak osi

av = (r,i+ ri2) + (r„i + r„2 ) Bv

(308)

P-razmak osi

flp = (r,i + r,2) + (x i + * 2 ) mn

(309)

Stvarni razmak osi može sekretati između a = a \ . . . a P.

348


Ako je u području mogućih smetnji zahvata (istočkani dio si. 358) potrebno skraćenje tjemene visine zuba, treba izračunati tjemene promjere dtal i dt.d2 prem a jednadžbam a (286) i (287), na str. 342. Ako se razm ak osi odabire, izračunava se čeoni pogonski kut zahvatne linije pom oću jednadžbe r ,r (310) cos a tw= —----—cos a, a Promjeri kinematskih kružnica dtwl i dlv/2 dobivaju se iz jednadžbi (289) i (290) na str. 342. Granični broj zuba z 's , koji se kod pozitivnog pom aka još jedanput smanjuje, izračunava se pom oću jednadžbe (304). Pri tome se očitava z' sa slike 356, na str. 339. Stupanj prekrivanja ea dobiva se analogno iz jednadžbi (291) do (293) na str. 343, ako se uvrsti za ra= rta, rb= t tb, oc= a t , aw= a , w, rl = r a i p e= p te. Stupanj prekrivanja bočnih linija ep izračunava se pom oću jednadžbe (302). Kod zupčanika sa zakrivljenim uzdužnim linijama bokova (vidi sliku 339, na str. 325 mijenja se kut nagiba boka zuba [i kontinuirano po cijeloj širini boka zuba, kao i kod čelnika s kosim zubima. K od V-zupčanika je [i kut nagiba boka zuba na diobenoj kružnici. N U L T E čelnike s ravnim zubima možemo sm atrati V-čelnicima s kosim zubima sa /? = 0° i x = 0.

9.2. Oblikovanje čelnika Pri izboru m aterijala za izradu zupčanika treba da u prvom planu leži ekonomičnost. Pogonski faktori, vijek trajanja, brzina vrtnje i snaga, osnova su za izbor materijala. O dređenu 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 liva s neobrađenim zubima. Kod poljo privrednih strojeva radi žilavosti i otpornosti na udare, prednost imaju, zupča nici od temper liva. K ora od livenja je vrlo otporna na trošenje, pa su liveni zupčani ci pogodni za prijenosnike koji su izloženi utjecajima prašine, pijeska, vlage i atmosferskim utjecajima. Kao primjeri upotrebe livenih neobrađenih zupčanika bile bi ručne dizalice, strojevi za dizanje, poljoprivredni strojevi i si. Takvi zupčanici ne mogu se točno izraditi, pa m oraju biti uzete u obzir mogućnosti većih grešaka u koncentričnosti, koraku, uzdužnoj liniji boka, profilu boka. Pri većim obodnim brzinam a dovele bi takve greške do neizdržive buke i do loma. N a visoko turažne prijenosnike postavljaju se veći zahtjevi: 1. visoka otpornost na trošenje (dug vijek trajanja), 2. ravnom jeran, tihi rad, 3. visoka dinam ička izdržljivost zubi. Za ovakve zahtjeve dolaze u obzir zupčanici s obrađenim , odnosno preša nim zubima. U odnosu na otpornost na trošenje može se dati ovaj redoslijed m aterijala:

349

9.2. O blikovanje čelnika

1. 2. 3. 4.

prešane umjetne smole, sivi liv, nodularni liv, tem per liv,

5. čelični liv, 6. konstruktivni čelici, 7. čelici za poboljšavanje, 8. čelici za cementaciju.

Mali zupčanik izrađuje se obično od m aterijala 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 otporne su prem a vodi, kiseli nama i mnogim kemikalijama. Također su otporne prem a kolebanjima tem peratura. Ako otpornost na koroziju nije svojstvo koje treba d a je mjerodavno za izbor materijala, valja zupčanike od prešanih umjetnih smola sparivati s glatko obrađenim zupčanicima od metala. U kemijskoj industriji nalazimo i zupčanike izrađene od keramičkih materijala, npr. pum pe za kiseline. Visoku otpornost na trošenje dobivaju zupčanici izrađeni od čelika površin skim poboljšavanjem ili kaljenjem. Jezgro zuba m ora ostati žilavo radi elastič nog preuzimanja udarnog opterećenja. Posebno tiho i jednoliko rade zupčanici kojih su bokovi nakon toplinske obrade fino ili najfinije obrađeni (brušeni, lepovani, polirani). Nezakaljeni zupčanici mogu se strojno brijati. Brzorotirajući prijenosnici zahtijevaju dobro podmazivanje. Bez podm azivanja istrošili bi se vrlo brzo i zupčanici s poboljšanim i zakaljenim bokovima. Ako mali zupčanik ima mali diobeni promjer u odnosu na vratilo, zupčanik i vratilo se izrađuju kao jedan dio (si. 364a). Koji puta se prije ozubljenja vijenac zavaruje na vratilo (si. 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 pom oću pera (si. 364 c). Kod velikih okretnih momenata zupčanik se pričvršćuje na klinasto ili poligono vratilo. Zbog zareznog djelovanja utora za pero, razmak između tjemene kružnice do dna utora za pero treba da iznosi najmanje 4 m (m = modul).

Slika 364. O blikovanje m alih (pogonskih) z u p čan ik a a) m ali zupčanik i v ratilo od jed n o g dijela; b) vijenac zavaren na v ra tilo ; c) m ali zupčanik naklinjen na v ratilo p o m o ću pera

Zbog smanjenja masa koje rotiraju dio m aterijala većih čeličnih zupčanika rađenih od punog profila odstranjuje se tokarenjem (si. 365a) ili bušenjem (si. 365 b). Kod livenih zupčanika se glavina i vijenac povezuju tankom pločom i ojačavaju rebrim a (si. 365 c). Zupčanici koji treba da imaju mogućnost uzduž nog pomicanja po vratilu dobivaju u glavini klinast profil radi mogućnosti prijenosa okretnog momenta, (vidi 2.3.3.). Veliki zupčanici su gotovo uvijek

350


liveni. Vijenac je paocim a povezan s glavinom (si. 366). Kod velikih zupčanika paoci su najčešće I presjeka. Prem a iskustvu uzima se z = 4 do 8 paoka, odnosno broj paoka Z *%//"' d (311) / = 0 ,0 2 l m m * 1 d u mm

kod neđijeljenih zupčanika, = 0 ,0 1 5 6 m m ' 1 kod dijeljenih zupča nika, diobeni prom jer zupčanika.

Slika 365. Izvedbe čelnika a) to k are n o iz p u n o g ; b) to k are n o iz punog i b ušeno; c) liveni 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

V t;8 do 10 m, /v 5:6 do 8 m V s 1,5 do 2 m V *0,7 sh /* 0,5 dr ¿ * 6 + 0,25 d ^ \ , 2 d z w *0,4 dz+ 10 mm za sivi liv vv*0,3 dz+ 10 mm za čelični liv k*4 m

351

9.2. O blikovanje čelnika

Izvrtina duljih glavina proširuje se u sredini (si. 366), tako da samo na krajevima duljinom / sjedi na vratilu. To olakšava i pojeftinjuje izradu. Na diobenoj kružnici djeluje nazivna obodna sila F, u N 7j u N m r, u m F, u W v u m /s

Ft = T 1/r 1= P l/v

(312)

pro sječn a vrijednost o b o d n e sile n a d io b en o m prom jeru, nazivni o k re tn i m om ent m alog zupčanika, diobeni pro m jer m alog z upčanika, k o d čelnika s kosim zubim a treba uvrstiti r,u > nazivna snaga k oju treb a prenijeti m alim zupčanikom , o b o d n a brzina diobenih p ro m je ra = d , ■ n - n 1 sa n x u s - 1 .

O bodna sila opterećuje paoke na savijanje. Budući da se obodna sila ne raspoređuje ravnom jerno na sve paoke, uzima se da samo 1/4 paoka nosi, a od ovih opet samo glavna rebra, položena u smjeru okretanja. Sporedna rebra sa svojim malim momentom otpora ne uzimaju se u račun. Uzimajući u obzir udarna opterećenja koja proizlaze iz uvjeta pogona (pogonski i radni stroj), iznosi ... Ft K r y naprezanje na savijanje a f = ~{Ž/4)~W (313) (Tf u N /'m m 2 F, u N K| y u mm Z W u mm3

savojno naprezanje u presjeku p ao k a, n azivna o b o d n a sila na d iobenoj k ružnici p rem a jed n a d žb i (312), p ogonski fa k to r prem a tablici 125, k ra k o b o d n e sile d o o p asn o g presjeka, broj p ao k a, m o m en t o tp o ra presjeka p a o k a = u ■h* • v '6 , a k o je ubroj glavnih re b ara presjeka jed n o g paoka.

Za dopušteno savojno naprezanje može se uzeti dop a f &0,25 aM (
Radni stroj

Stroj za proizvodnju električne energije, prijenosnici za posmak, transporteri, laka dizala i dizalice, turbinska puhala i kompresori, miješalice za ravnomjernu gustoću G lavni pogon alatnih strojeva, teška dizala, okretni uređaji dizalica, jamski ventilatori, miješalice za nejednakomjernu gustoću, klipne pumpe s više cilindara, pumpe za doziranje Štance, škare, stroj za gnječenje gume, valjački stanovi i metalurški strojevi

.

. elektro m otor

1

Pogonski strojevi trubina \ jednocilinI ... khpni dnčm . stroj ■ khpni stroj

... . ... . . .

|

1,25

1,5

1,25

1,5

1.75

1,75

2

2,25

___ J_......... ..........._ i

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 (si. 367). Ravna rebra ušteđuju na radovima rezanja. Budući da kon struktivni čelici imaju više mehanička svojstva nego sivi liv, zupčanici mogu biti osjetljivo lakši.

352


Za dimenzioniranje mogu poslužiti slijedeće orijentacione veličine: debljina ploče .^ » 0 ,8 do l m debljina rebara s„%0,7 duljina glavine Lxdz debljina stijenke glavine vv= 0,2 d.z + 8 mm debljina vijenca k m 3 do 3,5 m Kružni glavni šavovi računaju se na smik (vidi 1.1.5.). Zbog m ontaže i transporta vrlo veliki zupčanici rade se najčešće od dva dijela. Ravnina dijeljenja prolazi sredinom dvaju rebara i dvjema uzubinama. Obje polovine vežu se m eđusobno u blizini glavine i u blizini vijenca (usporedi si. 301b na str. 273). Veliki zupčanici visokoučinskih prijenosnika m oraju imati vijence od visoko vrijednih matrijala. Vijenci se kuju od odgovarajućeg čelika i toplo navlače na lijevane glavine (si. 368). Glavina m ora iza svakog drugog paoka imati radijalne upuste da bi se napetosti liva mogle izravnati. Prema iskustvu izvodi se: debljina vijenca debljina vijenca glavine

k 7= 0,S do 0,4 (d /8 0 + 10 m m )+ 2,5 m, k t = 0,8 do 1,4 (d /8 0 + 18 mm)

d = d iobeni p ro m je r

Manje vrijednosti kod užih, a veće kod širokih zupčanika.

Slika 368. N a livenu glavinu nap rešan i vijenac

Nema nikakvog smisla da zubi budu nepotrebno široki. U tom slučaju, zbog mogućih grešaka ozubljenja i odstupanja u ležajima, zubi neće nositi na cijeloj širini. Ako npr. osi vratila nisu paralelne, nose samo krajevi zuba. Orijentacione vrijednosti širina zupčanika dane su u tablici 126. M ali zupčanik treba da bude nešto malo širi od velikog zupčanika (eventualno može biti i obratno). Zupčanik od plastične mase m ora biti uvijek nešto malo uži od m etalnog para, da bi se izbjeglo stvaranje srha na čelu zuba.

353

9.3. K valitet ozubljenja

Tablica 126. Orijentacione vrijednosti širina zuba b i minimalni broj zuba z t Čelnika Zupčanici na krutim vratilima uloženim u kvalitetne valjne ležaje na krutim temeljima Zubi rezani

Zubi sirovo liveni

¿>f£30 do 40 ni

Zupčanici u normalnim kućištima prijenosnika uležišteni u valjne i klizne ležaje

b%2S m

Zupčanici na čeličnim konstrukcijama, nosačima i si.

b š 15 m

t

Zupčanici s najboljim ležištenjem kod visokoučinskih prijenosnika

bS2 d

Konzolno uležišteni zupčanici

b S 10 m

Zupčanici velikih obodnih brzina (u > 4 m /s ) i za prijenos velikih sila, ako je ea> l,5

2 iž l6

Zupčanici srednjih obodnih brzina (u—0,8 do 4 m/s)

z ,£ 1 2

Zupčanici malih obodnih brzina {v< 0,8 m/s) ili kod prijenosa malih sila za podređene svrhe

Z ižlO

Principijelno kod vanjskih ozubljenja

z, + z2ž 2 4

Principijelno kod unutarnjeg ozubljenja

z2^ z i + 1 0

Zubi visokoučinskih prijenosnika izrađuju se s većim brojem zubi i malim modulima. Oni onda rade mirno 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 ontrola zupčanika obavlja se određivanjem stvarnih mjera, stvarnih od stupanja mjera i oblika i uspoređivanjem s dopuštenim odstupanjima. Dopušte na odstupanja nose prem a D IN 3960 kraticu f a prem a JUS M.C 1.030 kraticu A. Ako se mjerenja obavljaju preko nekog područja, kratica je prema DIN-u F, a prem 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 JUS A t0). To je algebarska razlika stvarne i nazivne mjere diobenog koraka. Zbirno odstupanje diobenog koraka projila F p (po JUS A A xo) je algebarska razlika stvarne mjere zbroja određenog broja uzastopnih diobenih koraka jednog zupčanika i nazivne mjere zbroja istog broja diobenih koraka. 2. Odstupanje temeljnog koraka bokova zubi f pe (po JUS-u T lBb) je algebarska razlika stvarne i nazivne mjere temeljnog koraka bokova zuba (koraka zahvata). Vrijednosti dopuštenih odstupanja dane su prem a D IN -u u tablici 127, a prem a JUS-u, JU SM .C 1.035. 3. Razlika mjera diobenih koraka dvaju zuba zupčanika smještenih jedan iza drugoga (skok k o ra k a )/,. 4. Odstupanje profila zuba f t (po JUS-u Fev) je najveće odstupanje stvarnog profila od točne evolvente točke temeljne kružnice. 23 Elementi strojeva

354


5. Odstupanje debljine zuba f s (po JUS-u ,4S) je algebarska razlika stvarne i nazivne mjere lučne debljine zuba na diobenom promjeru. 6. Radijalno bacanje zuba JT (po JUS-u /4r) je razlika najvećeg i najmanjeg očitavanja na kom parateru koji pokazuje promjene položaja kuglice, valjčića ili prizme, u odnosu na vlastitu os tijela zupčanika, u toku jednog punog okretaja kontroliranog zupčanika. 7. Odstupanja promjera temeljne kružnice fb je razlika između stvarne i nazivne mjere promjera temeljne kružnice.

Slika 369. P o la rn i dijagram o d stu p a n ja

zbirnog

Zbirna odstupanja (si. 369) su rezultat superpozicije istodobnog djelovanja niza odstupanja poje dinih toleriranih veličina i oblika zuba kontroliranog zupčanika: 1. Odstupanje sprezanjem F { (po JUS-u A {) je odstupanje stvarnog kuta rotacije gonjenog zupčanika u odnosu na nazivni kut, nastalo zbog odstupanja oblika i položaja bokova zuba, svedeno na luk kinematske kružnice (si. 369). 2. Skok odstupanja / (po JUS-u A j je razlika najviše i najniže točke dijagrama odstupanja u opsegu jednog koraka (si. 369). Odstupanja međusobnog položaja osi rotacije: 1. Odstupanje razmaka osi /a (po JUS-u 4 a) je algebarska razlika između stvarne i nazivne mjere razmaka osi. 2. Odstupanje paralelnosti osi f x (po JUS-u inklinacija A p i devijacija A p) je tangens dobivenog odstupanja u odnosu na dopušteno odstupanje. 3. Odstupanje zračnosti bokova je razlika stvarne i nazivne mjere odstupanja kao rezultat superpozicije istodobnog djelovanja pojedinačnih odstupanja paralelnosti osi i razm aka osi. 4. Zbirno odstupanje dobiveno međusobnim sprezanjem zupčanih parova odgo vara približno sumi zbirnih odstupanja obaju zupčanika. 9.3.2. Tolerancije Pod naslovom: Tumač tolerancija čelnika prema D IN 867, rečeno je u DIN 3961 slijedeće: „Da bi se osigurali zamjenjivost zupčanika zupčanih parova, miran rad, konstantan prijenosni omjer, mogućnost podmazivanja, i da bi se trajno osigurala željena opteretivost, m oraju se odstupanja svih karakterističnih veličina, kao i ugradbene mjere kućišta, kretati unutar određenih granica. U tom cilju ustanovljene su i propisane vrijednosti tolerancija za sve glavne veličine zupčanika.“ Slična definicija dana je i u JUS M.C 1.031

9.3. K valitet ozubljenja

355

„Cilindrični evolventni zupčani parovi, osnove sistema tolerancija” . Standardi su slijedeći: D IN 3962 dopuštene pojedinačne greške, D IN 3963 dopuštena odstupanja bočne linije zuba i debljine zuba, D IN 3964 dopuštena odstupanja razm aka osi, D IN 3967 dopuštena odstupanja mjere preko zuba (mjera preko zuba W je razm ak mjeren preko određenog broja zubi dviju paralelnih ravnina, od kojih jedna dodiruje lijevi, a druga desni bok zuba). JUS M.C1.Q32 sadrži tolerancije izrade tijela zupčanika, JUS MC1.033 tolerancije za funkcio nalnu kontrolu sprezanjem i tolerancije bočne linije zuba, JUS M.C1.034 tolerancije mjere preko zuba, JUS M.C1.035 tolerancije profila zuba, tolerancije diobenog koraka, radijalnog bacanja i tolerancije zbirnog odstupanja diobenog koraka profila, JUS M.C1.036 tolerancije razm aka osi i položaja osi (inklinacije i devijacije). Za svako odstupanje predviđena je prem a ISO-u 12 kvaliteta. M anje vrijed nosti predviđene su za etalonske zupčanike, odnosno za posebne svrhe. O dstupanja zupčanika ne dovode samo do bučnosti u radu, nego i do sniženja vijeka trajanja. Prem a veličini obodne brzine bira se određena kvaliteta to lerancije. Prem a JUS M.C1.031 date su smjernice za izbor kvalitete toleran cija za zupčanike u zavisnosti od područja primjene, obodne brzine i načina obrade. Tablica 128 daje orijentacione vrijednosti za izbor kvalitete toleran cija. Tablica 127. Dopuštena odstupanja temeljnog koraka profila / (izvadak iz D IN 3962) d odn d t mm

m odn m , mm

do

preko

12

25

0,6 1,6

25

50

50

preko

u /¿m za ozubljenja prem a D IN 867, JUS. M;C1.0J6

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1,6 4

3 3,5

4 4,5

6 6

8 9

U 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

100

0,6 1,6 4

1,6 4 10

3,5 4 5

5 5,5 7

7 8 10

10 11 14

14 16 20

20 22 28

32 36 45

50 56 71

80 90 110

100

200

0,6 1,6 4

1.6 4 10

4 4,5 5,5

5,5 6 8

8 9 11

U 12 16

16 18 22

22 25 32

36 40 50

56 63 80

90 100 125

200

400

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

400

800

0,6 1,6 4

1.6 4 10

6 6 7

8 9 10

U 12 14

16 18 20

22 25 28

32 36 40

50 56 63

80 90 100

125 140 160

800

1600

1,6 4

4 10

8 9

11 12

16 18

22 25

32 36

45 50

71 80

110 125

180 200

1,4

2,0

2,8

4,0

6,3

10

16

faktor P

do

Kvalitet

0,7

1,0

pri m> 10 mm je f = q > 13 jim + 0,3 fon —— hO,2 /im L mm V nmJ

23*

356


Tablica 128. Orijentacione vrijednosti za izbor točnosti ozubljenja V

Način izrade

m/s 0,8

liveno ili grubo obrađeno

Zbirno odstupanje prema DIN 3963 u kvaliteti 12 do 10

0,8 do 4

gruba obrada i fina koja se postiže skidanjem samo jednog sloja strugotine (čestica)

9 do 8

4 do 12

fino

7 do 6

12 do 60

najfinije obrađeno

obrađeno ili brušeno

5 do 4

Nazivna m jera debljine zuba je (kod N U L T IH zupčanika) jednaka polovini koraka p. D a bismo ostvarili potrebnu bočnu zračnost, izrađuje se debljina zuba s određenom 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 \ c', b', a' (h daje najmanju, a a' najveću bočnu zračnost). Uobičajene su slijedeće kombinacije: mali zupčanik e / veliki zupčanik f, za zupčane parove koji treba da rade jako tiho, kod kojih je pogon neravnomjeran, a zubi brušeni ili brijani, male bočne zračnosti (zupčanici za alatne strojeve kod kojih se mijenja smjer vrtnje, gradnja turbina, viši stupnjevi prijenosa prijenosnika m otor nih vozila), mali zupčanik c / veliki d, za normalne prijenosnike jednolikog pogona, brijani ili glodani zubi, srednje bočne zračnost (zupčanici prijenosnika dizalica, preša, štanci, niži stupnjevi prijenosa kod m otornih 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 m otornih vozila), mali i veliki zupčanik g' do a' za sirovo livene zube sa v < 1 m/s.

9.4. Trenje, iskoristivost, prijenosi Pogonski zupčanik tlači na bok gonjenog zupčanika. Norm alna sila F bt djeluje u svakoj točki dodira okom ito na tangente točaka dodira, u smjeru zajedničke normale. To znači da smjer djelovanja prolazi kinematskim polom C. Sila Fbi stvara na bokovima silu trenja Fhl ■g. N a si. 370 je debelo crtanim vektorom prikazano djelovanje zupčanika 1 ne gonjeni zupčanik 2, a tanko crtanim vektorom djelovanje sila zupčanika 2 na zupčanik 1. Odvedena snaga zupčanika 2 iznosi P2 — T2 ■o 2. D a bi se omogućilo odvođe nje ove snage, potrebno je zupčaniku 1 dovesti veću pogonsku snagu P 1= T1 (o1. Ta veća snaga potrebna je da bi se svladalo trenje, čime se jedan dio dovedene snage gubi. Bez trenja na bokovima bilo bi P 2 = P 1. O dnos odvedene snage P 2 prem a dovedenoj P j označuje se kao iskoristivost

P 2 T2 ■co2 T2 ri=— = —------- = —— ; P j 7j col T, - i

(314)

9.4. Trenje

•

357

iskoristivost • prijenosi

U području zahvata zuba iskoristivost koleba. Zato se u proračun uvodi srednja vrijednost. Prem a iskustvu iskoristivost zubi, uključivo iskoristivost ležaja vratila iznosi: kod neobrađenih sirovih zubi kod fino obrađenih i podmazivanih bokova kod vrlo brižljivo obrađenih bokova i postojanja tekućeg trenja

rj= 0,9 do 0,92 7/~ 0,94 ij i 0,96

K od velikih prijenosnih omjera bio bi veliki zupčanik voma velik ako bi se radilo o jednom paru zupčanika. Zbog toga se veliki prijenosni omjer dijeli na veći broj stupnjeva. Time se snizuje iskoristivost prijenosnika. Slije deći pojedinačni prijenosni omjeri pokazali su se u praksi pogodni: u pogonskim uređajim a , u strojevima za dizanje u prijenosnicima (turbinskim, turbolokom otivskim, dizelmotorskim)

i = 4 do 6 i = 7 do 10 i = 15 do 30

Slika 371 pokazuje prijenosnik sa više stupnjeva. Budući da se u svakom stupnju javljaju gubici trenjem, ukupna iskoristivost je niža od iskoristivosti pojedinog stupnja: ukupna iskoristivost

rjg= 17 , • 7jn . . . rjn

(315)

zupčonik 1

-ns-n*

Slika 370. P rijen o s sila zu pčanog p a ra

Slika 371. Shem a tro step e n o g p rijen o sn ik a čelnicim a

Prem a tome je potrebna pogonska snaga

Pt = P J r\%

ako je sa Pn označena odvedenu snagu prijenosnika.

(316)


358

Prijenosni omjer prijenosnika s više stupnjeva jednak je um nošku pojedi načnih prijenosnih omjera ukupni prijenosni omjer

¡g= i, • i„ ■■• i„

(317)

Pom oću ig izračunava se potrebni T T j = — 2— h ■%

pogonski moment

(318)

pri čemu je sa Tn označen gonjeni moment.

9.5. Podmazivanje Podmazivanjem treba da se snizi trenje bokova, a time i trošenje i zagrijavanje bokova. Pri tome su izbor i količina sredstava za podmazivanje od velikog utjecaja. Sredstva za podmazivanje treba da u trajnom pogonu omoguće prijenos najveće snage, a da tem peratura ne prekorači 60 °C, najviše 80 °C. Više tem perature snizuju svojstva maziva i vijek trajanja maziva. Osim toga na drugim mjestima, kao što su ležaji, brtve, spojke, maziva ne smiju štetno djelovati. U tablici 129 su orijentacione vrijednosti za viskoznost i način podmazivanja u zavisnosti od obodne brzine. K od malih obodnih brzina dovoljno je najčešće samo nanošenje masti. K od vrlo niskih obodnih brzina mogu se nanositi kruta maziva kao npr. molibdendisulfid. Koeficijent trenja je u tom slučaju ipak viši nego kod podm a zivanja uljem, a mazivo uopće ne odvodi toplinu. Zbog jednostavnosti ima podmazivanje uronjavanjem {umakanjem) veliko značenje. Sami zupčanici ili s njim a spregnuta, posebno za uranjanje predvi đena 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 odbačeno na stijenke kućišta vodi kanalim a ili da sa stijenki kaplje na bokove. Dubina uranjanja zupčanika ne treba da je veća od 6 m a ne m anja od 1 m (m = modul). Pri većim obodnim brzinam a potrebno je podmazivanje vršiti brizganjem. Ulje se brizga pom oću pumpe u širokom mlazu neposredno prije ulaska zubi u zahvat. K od vrlo visokih obodnih brzina, radi boljeg dovođenja topline, ulje se brizga dodatno i nakon izlaska zubi iz zahvata. Tablica 129. Orijentacione vrijednosti za izbor kinematske viskoznosti v maziva i za izbor načina podmazivanja zupčanih parova. t>

m/s

0,25

0,4

0,63

1

1,6

2,5

83

od

175

145

120

100

do

350

290

240

200

način podmazivanja

ručno podmazivanje

166

16

25

40

39

32

27

22

18

78

64

54

44

36

4

6,3

10

69

57

47

138

114

94

podmazivanje uronjavanjem ili ručno podmaziv anje mašću

podmazivanje uronjavanjem

63

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 IN 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 propisu. Tako, na primjer, nije ovdje u proračunu uzeta u obzir raspodjela opterećenja po širini zuba. Kao 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. Prem a D IN 3990 faktorom K F0, odnosno K H0 obuhvaća se raspodjela opterećenja po širini zuba. Podaci o veličini faktora raspodjele opterećenja nisu još dovoljno razrađeni. U sumnjivim sluča jevima m orat će se radi toga ići sa većom sigurnošću protiv loma ili sigurnosti protiv stvaranja rupičavosti (pitting) bokova. Radi pojednostavnjenja kasnijeg proračuna uvodi se obodna sila na diobe nom prom jeru po jedinici širine zuba. Pri tome se uzimaju u obzir i udari izazvani pogonskim uvjetima. specifična obodna sila

F w=~Kj

(319)

w u N /m m specifična o b o d n a sila, F, u N nazivna o b o d n a sila n a dio b en o m p ro m je ru prem a jed n a d žb i (312) str. 351, b u mm širina zuba, K| p ogonski fa k to r p rem a tablici 125, str. 351.

U nutarnja dinam ička dodatna opterećenja nastala greškama ozubljenja, koja rastu s porastom obodne brzine, ali padaju s porastom opterećenja, povećavaju opterećenje zuba na specifično opterećenje

wt = w - K v

w, u N /m m specifično opterećenje n a d io b en o m pro m jeru , w u N /m m specifično po g o n sk o opterećenje n a d io b en o m n ad žb i (319), Ky d inam ički fa k to r p rem a jed n a d žb i (320).

dinamički faktor cq u N /m m

(320) pro m jeru p rem a je d

K v = 1 + ( 1 + — ) CF \ wj m/s

(321)

učešće o pterećenja u zavisnosti o d kvalitete ozubljenja p rem a tablici 130 (kvalitetu o zubljenja vidi u tablici 128, str. 356), w u N /m m specifična p o g o n sk a sila, p re m a jed n a d žb i (319) cF fa k to r o p terećenja p rem a tablici 130; k o d koso g ozubljenja počam o d fl = 10° sam o 0,75 o d vrijednosti iz tablice, v u m /s o b o d n a b rzin a na dio b en o m pro m jeru = d 1 - n - n l = d 2 n - n 2 sa n u s - 1 . K o d kosog ozubljenja treb a uv rstiti dt .

360


Tablica 130. Učešće sile <'q i faktor opterećenja C r K valitet ozubljenja cq N /m m

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

17

22

29

37

48

63

81

106

w+c„ Nmm

1

2

4

6

50 100 200 300 400 500 1000 1200

0,057 0,05 0,038 0,033 0.031 0,03 0,03 0,029

0,056 0,049 0,038 0,03 0,029 0,029 0,029 0,028

0,056 0,048 0,038 0,025 0,025 0,025 0,024 0.024

0,046 0,041 0,03 0,024 0,023 0,023 0,023 0,023

faktor opter ćenje CF pri v u m/s 8 10 12 0,034 0,034 0,027 0,023 0,023 0,023 0,023 0,023

0,029 0,03 0,025 0,023 0,023 0,023 0,023 0,023

0,026 0,027 0,024 0,023 0,023 0,023 0,023 0,023

14

16

18

20

0,021 0,024 0,023 0,022 0,022 0,023 0,023 0,023

0,019 0,021 0,022 0,022 0,022 0,023 0,023 0,023

0,019 0,019 0,021 0,021 0,022 0,023 0,023 0,023

0,016 0,018 0,02 0,021 0,022 0,023 0,023 0,023

9.6.2. Nosivost korijena

Sila Fbt koja se prenosi zubima opterećuje zube na savijanje. Najveće naprezanje u korijenu zuba nastaje onda kad sila djeluje na tjemenu zuba i kad se u zahvatu nalazi samo jedan par zubi (si. 372). Tlačno naprezanje od savijanja veće je nego vlačno a f . Ipak je naprezanje na vlak od savijanja mjerodavno za lom zubi. S obzirom da je zub za vrijeme jednog okretaja samo kraće vrijeme stvarno opterećen, ovdje se radi o titrajnom opterećenju, koje može dovesti do loma zbog umornosti. Savojnim opterećenjem utvrđena opteretivost naziva se opteretivost korijenazuba. Samo ako su promjene smjera vrtnje česte, ili ako se radi o međuzupčanicima koji su istodobno u zahvatu sa dva zupčanika, od kojih je jedan pogonski, a drugi gonjeni, korijen zuba je opterećen naizmjenično pro mjenljivo. Slika 372. Savojno n a p rez a nje u korijen u zuba

Proračun m jerodavnog naprezanja u korijenu zuba polazi od specifične obodne sile

wFt = wt • K Fx

(322)

wF1 u N /m m m jero d av n a o b o d n a sila n a d io b en o m p ro m je ru p o jedinici širine zuba, w, u N m m specifično opterećenje n a d io b en o m p ro m je ru p re m a jed n a d žb i (320), K f„ fa k to r raspodjele opterećenja (vidi slijedeći tekst).

Faktor raspodjele opterećenja K rx uzima u obzir nejednoliku raspodjelu opterećenja zubi u zahvatu. F aktor K Fa zavisi od kvalitete ozubljenja (odstu panja temeljnog koraka zuba, koraka zahvatne linije/pe), specifičnog opterećenja FJb, stupnja prekrivanja ex i m odula elastičnosti m aterijala zupčanika. Najprije

361


treba za zupčanik 2 iz tablice 127, str. 355, očitati dopušteno odstupanje temeljnog k o r a k a /pe, a pom oću ovoga prema m aterijalu zupčanika, iz tablice 132 izračunati odstupanje kod sp re z a n ja /e. Pom oću ovog odstupanja i speci fičnog opterećenja FJb, treba iz gornjeg dijela tablice 132 očitati pomoćni faktor qL , a pom oću njega i stupnja prekrivanja ex, očitati iz donjeg dijela tablice 132 faktor raspodjele opterećenja K Fa. Sada se mogu izračunati savojna naprezanja u presjeku korijena zuba zupčanika 1 i 2: w Savojno naprezanje (323) F1 - Y - Y . F1= ' — r■F1 *F2

F1

(324)

’ YF2/YfF 1

ffFi> °>2 U N /m m 2 savojna n a p rez an ja u presjecim a ko rijen a z u b a zup čan ik a 1 i 2, wFl u N /m m specifična o b o d n a siia p rem a jed n a d žb i (322), u mm norm alni m odul, fa k to r o b lik a zuba p rem a tablici 133; k o d u n u tarn jeg o zubljenja treb a u vrštavati za VF2 = 2,07, fa k to r učešća o p terećenja = l /a ., a k o je a. stu p a n j prekrivanja fa k to r zakošenosti b oka, i to k o d 0=0° 5° 10° 15° 20° 25° ^30° Yf = 1 0,96 , 0,92 0,88 0,84 0,79 0,75

Sa postojećim savojnim naprezanjem iznosi sigurnost protiv loma umornošću materijala SFi — ' F D l ^Rt

(325)

*F t

SF2 —

'F D 2

-V.2

(326)

SF1, S F2

p o sto jeća sigurnost p ro tiv lom a u m o rn o šću m ate rijala u ko rije n u zuba, ctfd 2 u N /m m 2 savojna izdržljivost m ate rijala zu p ča n ik a p rem a tablici 134. K o d naizm jeničnog o p terećen ja treb a vrijednosti iz tablice m nožiti sa 0,7, Z R1, Z R2 fak to ri h ra p av o sti za kvalitet površinske o b ra d e b o k o v a u ko rije n u zuba. Z a najfiniji kvalitet površinske o b ra d e je Z R= 1, za fino o b ra đ en e ili brušene Z Ra 0,95, za g ru b o o b ra đ en e s finom o b ra d o m k o ja se p ostiže skidanjem čestica u sam o jed n o m sloju Z „ a 0 ,9 , za g ru b o o b ra đ en e Z „ a 0 ,8 . K o d zup čan ik a od SL je Z Ra l , Ys fa k to r zareznog djelovanja. A ko je rad iju s zakrivljenja korijena zu b a veći od 0,25 mn (ako je tjem ena z rač n o st c > 0,2 m„) iznosi ys = l , a k o je m an ji o d 0,25 m„ (ako je c g 0,20 m j, iznosi K a 0,95.

Tablica 131. O dstupanja kod sprezanja f t u zavisnosti od materijala zupčanika

Sparivanje

C, C l

l/r.

NL

Čelik ili ielični liv s£ SL CuSn8

0,75/p.

0.7/p,

NL sa CTeL

prešanom um jetnom smolom sa punilima

NL

SL

SL sa SL

0,075/,*

0,85/^

0,7/pe

0,6/p«

362


1

*0—rn oo^© <
I

^ ©N i« in h IOO CN >ot« V©' o ©' ©' ©' ©'

I

^.-ntâriiriop V©' ©' ©*©*©' ©' ©'

1

©'Ol/liOiOin'Ci'Of' V©*©' ©"© ©' ©' ©*©' ©'

1000

''l N Q O V*V «O0*r0>> © Vo O © © ©'

V© ©“©*©' © © ©' ©' ©' © *■

8

O^ ^ ^ ^ 'O« 6- oo V©"O ©*©"'©'©*©' o ©' ©*

Tablica

132. Pomoćni faktor qL, faktor raspodjele opterećenja

K Fa (sastavljeno

prema

DIN

3990)

¡1

m i«© N irt«-tr»© - Nmvi^r^©©-ri ri —— ' ——-T——■— '
iS'»s©00©
-N rt^ ’iO'er'«©© -

at

©OO ’O O.om'nr-OMoomooÔ'i) > — M© —rs m^«/%>©rôo©s ift in in i vo >6 r- oo 5 © _f^s. V©©©©©©©©©©©© j* u l/l —n>oooQf,iin fs» ‘nfNoo„. "g Ov^«n«n*o®s©'^r~-tôo©\©\ °°. V©“©’ ©' o ©' ©' ©' © ©' ©“©' ©' A ‘ori„—co i/j ^ o«o 'C —*^ ^ 0©—r00 o>0e ^ c« — . Vo ©' ©’ ©’ ©' ©' ©' ©' © ©’ ©"A

MS

a* © 2 _ «2© 'S

lr ©t.O(N^©oeN'e©voeoooo„ >7Sv>»n 'C>č r-__r-_r- oc os . V©*©*©“©' ©“©"©' ©' o © ©' ©* A ^ o ©rr)'0©'©vÔ_ vi »o 'Of'. oe « © . V©’ ©”©' ©*©*©*©*o*©“©''© A

Is

S

^»
«“© _ 2 S S ? i $ g S * 8 «^ l/'. — C o«ninioinio'0'er‘ fâooe O V© ©*©’ ©’ ©' ©*©*©“©' ©' ©'

z 3 ^ 8tu, c ■gs v© ao

§

«A „ 2 S ¥ S S 8 S.^.R S
ONTf«OQ'i5C^'i>'! f (si2 ©v»t/% in»n’®\c>or''t''00o, >©''. V©"©"©' ©*©".©*©' ©”O*©*o”—A

oor'>et,t 0© - N rt fN” IA« ^ *

•i ©0'r~^, ^»T^ -fN— . © t~~ « _T „ „ „ —— © tS,'°. «■~ & ta«.

fO-OOOf'i-O

—< oNfN OOIfl rs ————T ©t — ^ o>?s

©int6irt®vfi'©P»««0> A V©"© ©' ©' ©”© ©"©*©r©" A

in — . p\ r~- f*^©

^CNsOO'tOOfS©»©^, irt ift « « « r-r« a :> A 8 oV© ’ ©' ©*©“©' ©' ©' ©’ ©' A t+\

2

©T f h; fN»© »O CaÔ_._ »O Si Ift ©' c>©' o' ©' ©' A S

1

____

_S22R S

nr-p<*ioo©r-_ i« >6 oo oe ©, . ©' ©' ©' ©"© ©' ©' © A

S SSt ooo A

fN __________ g S - S

-

____________ 3 2 V . "}©U->©'/1©lf'>©U-) — _rW © top^r-t^»»© vn© *© © ©' ©' ©' ©' ©'©©'.« /w


363

* / i ' © t - r - r - - o c . g o o © « > © f n ^ - ' © O N — ^ t" ~ 00 00 00 ^ Os. os Os. Os. © . © © „ ' —' —*—*— — rs r i r-i

) 00 OO00 00

3 ' » 0 ' Q p p ' ' - - ' - N M / 1 t ' 0 0 © N t ^ OO 00 0 0 ^ O s O > O > O n O ' O ' O n O n O s O n O \ © © © ©

■— — (N (N rs rs

Os Os t

^ On Os Os_ O^ On 0< Os Os ©

i! S C l'? C ! C i - - —- -

Q O 0 © O -N M n ^ in t> ©O©^ ©©©©^©©. ©^ © © ©©©©©©©©©©©

(N rN (N N (N rs rs
a

222q

=

2s

S o S S 8 8 S 8 S 3 . 3 S 3 3 3 8. S

rs c-i r-i r-i c-i c-i r-i r-i r-i fN r-i r-i r-i r-i fN c-i c-i rJ c-i r-i r-i r-i r-i r i r-i

t^ 9^ 5f'S o r'C-l^ ^fN f^ o x r ' « ^ ’i ' i ^ ( N f N M o o o r ' ( i c \ c ^ i i v fN < N — • — — — • — — — — — — . — © © © © © © © (N ( N r i ( N fN fN C -i r - i r i fS fN C -i fN C-i r - i
OO

N (N

■g +

—N © o-s > o s -v -o m r- r®vi ^ ^ w m ri N rs iS N N (S(N - -—- ©© oo©r- O ©

n (N r i n’ (N N r-i r-i r-i r-i r-i r-i c-i c-i r-i r-i c-i r-i ci r-i fN r-i r-i r-i c-i

l ( N N N f N ( N r J f S N N ( N N M f N f S M N r S ( N N ( N N ( N ( S ( N M

JS +

^ ©^ wa «»

1

?

i m

Os

rn r*%

r i r-i c-i fN(

Os w • r^; s* ~• I (N n

M (N M (

S— ■ v s OO ( N OO ’

■ r r o m fN o in -o fN

m fs c s «s w

n

<

•

oo

i r i «

t~^ - i

N

— T j-© r ~ -

rr rn (N — ~ ©^

r i m ’
f i

mrtmmfnwwNN©sr>i/->«*%©r*Nor—<

r, n n r s N N i S N N N N r iir , O M r~_

in O s r i/ir >c
-rt

cr co cT c-T r-f os r i c-i r-i

— sr)© sr's-ec-r---r-'

s©—2Kr-^ rF fN —©^ cT »* ■ » »n c-i ci ci c-i r-i

; §S! SggS

Redni broj

s

-

c4

'■Ć

00 1

1200

H B = 180 H B =208

8ÍN II CD X

O

C. 0745

St 60

13.

HB= 180

H B =150

Č. 0545

St 50

CN CD X

St 60

H B =125

HB= 125

HB= 175

ČL. 0546

460

400

340

290

220

200

800

650

550

450 170 190

520

470 170

150

340 H B =150

HB= 150

420

230 490

1300 240

1

1000 220

H B =235

Č. 0460

© §

14.

800 200

360

»U 7 CD X

St 42

*

350

i r—

Konstrukcioni čelici

250

HB= 140

1 1

200

50

1

N /m m 2

Statička ! čvrstoća u ikorijenu zuba

Dinamička izdržljivost za naprezanje u korijenu, (jednosmjerno opterećenje) *F D N /m m 2

3990)

§ 1 00 X

C TeL 35

i

1
GS 60

i

GS 52

f 00 X

GTS 65

560 610

i HB=275

r ¡

490

! l

360

H B = 170

360

310

270

ff HD N /m m 2

HB= 170

H B =230

i !

|

DIN

Hertzovo naprezanje

o rs II CD X 8 II CO X

Čelični liv

100

GGG

-

na površini boka

H B = 170

u jezgri

na zupčaniku

CD X IO rÍN

G TS35

80

GGG

NL 60

NL 42

Stanje i vrst toplinske obrade

1

Crni temperirani liv

c

G G G 42

GG 35

i

| Liveno željezo s kuglastim grafírom

GG 20

SI 26

po DIN

GG 25

po JUS

1

grafitom

željezo

materijala

Tvrdoća

co X

i lamelamim

Liveno

Grupa

Kratica oznake

© fÑ II C0 X © V* C-4 II CD X

0001

or s
o Ñ li co X

008

naprezanja
o oo 0i i

134. Materijali zupčanika i njihove dinamičke savojne izdržljivosti
s

09O O Đ

Tablica

364 9. Z upčani prijenosnici

500

1700

500

© 'lO

© ©

© o

©

© 'O

© SO

©

© fN rII

© fN r-

$rII

1=740

1700

500

1300 400

© VI

1=720

-

1500

-

480

fN

1400

©
> X

> X

> X

> X

> X

frt li © > X

rII © > X

II © > X

II © > X

II © > X

'1 1 eT £ '5 ■n g 1 Yl' «§1 a .1 ° : i S 6 j riž G ta & o ** ’a - o a 3 a S ¡2 u a s o a 5 S ■2 2 v8 C ■c . § 1 O. C 3

s

©

' i

©

460

1100

1500

rn

445

© (N

1450

2

1450

350

© f-

430

310

© sD

350

270

1300

1150

320

1300

290

950 270

900 260

220

800 200

© VO

fN

009!

© ©

© rt-

006

170

365

0001

0011

006

600


©

■o II © > X

OO II © > X

— II © > X

> X

> X

> X

(N II ©

rII © > X

rII © > X

fN

> X

a 3

J c

o c £ o 8.

o c 2 N £

o c $ o

o c ,2 o

o c

a

a

o c ,2 9 a

o c o a

o

' i rt o> .2. o ^ -c O 3 N o O c

o c >2 o o

Cl.

a

«

o

3

II © > X

$5e

li © > X

§ r-II

1=720

© II © > X

> X

1=550

II © > X

HV 1=500

> X

10=400

— II © > X

> X

10 = 650

* II © > X

> X

u sv> II ©

10 = 610

rt" II o > X

10=280

> X

©

10 = 260

10=185

> X

© rN li © > X

10=260

10=140

j

o v.

© fN rII

> X

> X

> X

> X

?s II © > X

(N II © > X

On II © > X

fN

II © > X

o G V

O* c o 3 o c

a 3 .* O* c 1 3 O c

_c *5. 3 o c

_c *2. 3 O c

2

.h

.h

.§

'5

c

'5

'2

.

O c E

r4

E 'c

X)

2

s

fN

—

rt" *u

rt"

V> u c

2

sO

1

rt

rt

© vi

«r.

o

•U

© z u v>

? U oo

oo

1

17CrNiM o6

fN

fN

20 M oC r4

©

20 MnCr 5

1

©

C 15

o

P! rt>o

31 CrMoV 9

< mN rt"

42 CrMo 4

— -u

r*i ~ •u

Ck 45

vO o S z u rt-

rrt rt" o

37 Cr 4

37 Cr 4

•U

fN

42 CrMo 4

frt V>

Ck 45

rt-

42 CrMo 4

1

i

i

o

34 Cr 4

— »u

Ck 60

— o

© m Tf

O ^ E rt O c ••= s § £ CL 3 E « •© a -c w 22 -o1 a “

,2

rt

O i E « ,2 S 'i 1 2=> E « © > >g«Q U 2 o4 G l

1

2

Ck 45

crt

Ck 22

fn

42 CrMo 4

00

'5 .2

U rt u rt >3?

.• M 1

1 O a 2 o 13 >o

00

s E*

tt G O

i i a g ■a G KJ "5,

©
s

r4 fN

cn CN

si

30 fN

-o fN

3

a

© X a ¡3 O 13 O

2 •c '5 S

r-^

fN

'c* •© V £

8 «

O v fN

_rt O 3 a

N

"13

00 fN

>

»6 © m

rrt

fN < *i

co m

Tf fi

vi m

©

r-i

00

m

366


Uobičajene sigurnosti protiv loma umornošću materijala su SFSi 1,6 za prijenosnike s trajnim pogonom (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 normalne sile Fbt do elastičnih deformacija dodirnih površina bokova. Zbog toga se dodir bokova ne ostvaruje na liniji, nego na elastično deform iranoj površini bokova (si. 373). Tlačna naprezanje (kontaktna naprezanja) raspoređuju se približno proporcionalno veličini deformacije bokova, na način prikazan na si. 373. Negdje krajem 19. stoljeća razvio je poznati i slavni njemački Fizičar Heinrich Hertz teoriju kontaktnih naprezanja za nalijeganje cilindara. Prema- toj teoriji moguće je izračunati veličine najvećih kontaktnih, Hertzovih, naprezanja.

Slika 373. K o n ta k tn a n a p rez an ja b o k o v a zubi

Slika 374. P o ja v a rupičavosti (pittinga) na bokovim a: a) početni sta d ij; b) kasniji stadij

Pri prekoračenju, određenih vrijednosti Hertzovih naprezanja dolazi do odva janja čestica bokova, nastaje tzv. rupičavost bokova, što se engleski naziva pitting (si. 374). Isto tako na stvaranje rupičavosti utječu vrst kliznog gibanja, kvalitet površinske obrade, tlak maziva i slično. Nedopustivom rupičavošću sm atrat će se ona kod koje broj rupica stalno raste, odnosno kad raste veličina rupica. K ontaktnim naprezanjim a određena nosivost naziva se nosivost bokova. Za proračun Hertzova naprezanja polazi se od specifične obodne sile wHt u N /m m vv, u N /m m

Ht

= w ,K

Ha

(327)

m jero d av n a o b o d n a sila n a d io b en o m p ro m je ru p o m m širine zuba, specifično opterećenje n a d io b en o m p ro m je ru p rem a jed n ad žb i (320), str. 359, fa k to r raspodjele opterećenja (vidi u nastavku).

Faktor raspodjele opterećenja K Ha uzima u obzir nejednoliku raspodjelu opterećenja zubi u zahvatu. Pri utvrđivanju ovog faktora m ora biti najprije očitan jaktor stupnja prekrivanja Z £, iz gornjeg dijela tablice 135 (međuvrijednost

367

9.6. Proračun nosivosti čelnika Tablica 135. Faktor stupnja prekrivanja Z £ i faktor raspodjele »pterećenja

(sastavljeno prema D IN 3990)

Faktor stupnja prekrivanja Z p pri ß= £ a

0

15

20

25

0,92 0,82 0,71

0,98 0,90 0,80 0,70

0,97 0,89 0,79 0,69

0,96 0,88 0,78 0,68

30

Faktor stupnja prekrivanja Z ^ pri /J=

35c

40

45

£ a

0,92 0,84 0,75 0,65

0,89 0,82 0.73 0,63

0,86 0,79 0,71 0,61

1,0 1,5 2,0 2,5

0,92 0,83 0,73 0,63

0,89 0,80 0,7t 0,62

0,86 0,78 0,69 0,60

1,0 1,5 2,0 2,5

0,89 0,78 0,69 0,60

0,86 0,76 0,67 < 0,6

1,0 1,5 2,0 2,5

0

15-

20l

25”

0,86 0,75 0,66

0,98 0,84 0,74 0,65

0,97 0,83 0,73 0,64

0,96 0,82 0,72 0,63

0,84 0,73 0,65

0,98 0,83 0,72 0,64

0,97 0,82 0,71 0,63

0,96 0,80 0,70 0,62

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

i eß= 0 1,0 1,5 2,0 2,5

0,94 0,85 0,75 0,65

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

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

0,94 0,80 0,70 0,62

i 6, = 0,8

0,90 0,80 0,69

0,98 0.88 0,79 0.68

0,97 0,87 0,78 0,68

0,96 0,86 0,76 0,67

0,88 0,77 0,68

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

0,92 0,80 0,71 0,62

^ 0 ,6

0,62

0,64

0,66

0,68

0,70

0,72

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 1,581,71 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

i Eß-=0,4 1,0 1,5 2,0 2,5

40

i e, = 0,6

=0,2

i 1,0 1.5 2,0 2,5

0,94 0.86 0,76 0,66

35'

•30”

0,94 0,79 0,69 0,61

i H ¿1

Faktor raspodjele opterećenja KHa pri Z t =

£ 0,5 0,55 0,60 0,65 0.70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 ¿1

0,74

0,76

0,78

0,80

0,82

0,84

0,86

0,88

0,90

1,0

1

1 1,09 1,15 1,22 1,29 1,37 1,43 1,50 1,58 1,66 1,72

1 1,08 1,13 1,20 1,26 1,32 1,39 1,45 1,50 1,58 1,63

1 1,07 1,11 1,18 1,23 1,28 1,33 1,40 1,45 1,50 1,55

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 1,02 1,03 1,08 1,10 1,12 M4 1,17 1,19 1,20 1,23

l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ml 1,16 1,25 1,33 1,41 1,49 1,58 1,67 1,74 1,82

Tablica 136. F aktor oblika zuba Z H u zavisnosti od faktora pom aka profila x, broja zubi r i kuta nagiba boka 0 (sastavljeno prema D IN 3990) *1 +*2 M + -V )

0

5

10

—0,02 -0 ,0 1 5 -0 ,0 1 -0 ,0 0 5 0 + 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

2,25 1,98 1,85 1,77 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

2,19 1,97 1,84 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

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

Faktor oblika zuba Z u kod ß = 15 2530 20

2,07 1,89 1,79 1,72 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

2,28 1,98 1,84 1,74 1,68 1,62 1,58 1,54 1,51 1,48 1,45 1,41 1,37 1,34 1,31 1,29 1,27 1,24

2,05 1,88 1,76 1,68 1,63 1,58 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 1,41 1,39 1,35 1,32 1,28 1,26 1.24 1,23 1,20

35

40

45'

1,74 1,66 1,59 1,54 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

1,60 1,55 1,50 1,46 1,44 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

1,48 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 1,15 1,13 1,11

*) Kod unutarnjeg ozubljenja treba ovdje iznimno r 2 uvrstiti s pozitivnim predznakom! Pomak profila je pozitivan ako se njime postiže povećanje debljine zuba.


368

treba interpolirati). Pom oću ovog i pom oćnog faktora qL (ovaj faktor, kao kod proračuna nosivosti korijena zuba, očitava se iz gornjeg dijela tablice 132, na str. 362), iz donjeg dijela tablice 135 očitava se vrijednost faktora raspodjele opterećenja K tix. Sa Prema dodira samo u

slike 374 proizlazi da rupičavost počinje u zoni kinematske kružnice. tome je Hertzovo naprezanje posebno kritično u kinematskoj točki C. Radi toga je najčešće dovoljno Hertzovo naprezanje kontrolirati kinematskom polu, gdje iznosi

Hertzovo naprezanje
u

N /m m 2

h1 u N /m m
h

u ZH ZM Zc

u

aH=

• - +--- Z H ■Z M• Z F

(328)

H ertzo v o nap rezan je u k inem atskom p olu C (na o b a b o k a tlak je je d n a k o velik) specifična o b o d n a sila prem a jed n a d ž b i (327), pro m jer diobene kružnice m alog zu p ča n ik a (n ik ad a ne uvrštavati d 2 !), kod kosih z u b a d ,,, kinem atski o m je r prem a jed n a d žb i (265), str. 326; k o d u n u tarn jeg o zubljenja u je negativno! fa k to r o b lik a b o k a z u b a p rem a tablici 136.

y /N m m 2 fa k to r m ate rijala p rem a tablici 137, fa k to r stu p n ja pre k riv a n ja prem a gornjem dijelu tablice 135, m e đ utim , ne niže od 0,6.

Na zupčanicima iznosi sigurnost protiv rupičavosti

SH1 = s

(7 ■X ■Z ---- — HP1

(329)

Z r _2

(3 3 0 )

S h i' *^h2

postojeća sigurnost pro tiv ru p ičav o sti na z u p čan ik u 1, o d n o sno 2, ffHD„ (7Hd2 u N /m m 2 d in am ičk a izdržljivost k o n ta k tn ih n a p rez an ja bok o v a, prem a tablici 134, Kl fa k to r utjecaja m aziva, koji za besp rijek o rn o podm azivanje iznosi = 1 (vidi tab licu 129, str. 358), Z R1. Z R2 faktori utjecaja h ra p av o sti na kvalitet površinske o b ra d e b o kova. K od najfinije o b ra d e b o k o v a Z „ = l , inače Z Ra;0,95.

Uobičajene sigurnosti protiv rupičavosti iznose za trajne pogone SH^1,25 kod z, > 20, a SH^ 1,4 kod z i ^ 20. Ovo zato jer kod z x < 20 može Hertzovo naprezanje izvan kinematskog pola biti veće nego u kinem atskom polu. K od vremenski ograničenih pogona prijenosnika SH= 0,4 do 1. Prijenosnici vremenski ograničenih pogona imaju ograničeni broj sati punog opterećenja, koji se prem a Niemannu može približno izračunati. M eđu tim, to dolazi u obzir samo onda ako je SH^ 1. Ako je SH> 1, onda je to trajni pogon! Z a vremenski ograničene pogone prijenosnika iznosi za zupčanike


369

vrijeme trajanja punog opterećenja ° n d i ' K L

2

Z R1

i4,7 ■IO4 h

¿ _ S2m

(331)

¿i . »i N /m m 2 m in-1 *^ND2 ' K l '

2

A,2~ 4,7 ■IO4 h -V-

N/m m i - S l2 E 2 _ n2 N /m m 2 m in-1

E l, E2 n ,, n2

(332)

m odul elastičnosti materijala zupčanika prema tablici 137, brzina vrtnje zupčanika.

Stvaran vijek trajanja je zapravo mnogo dulji ako prijenosnik ne radi pod punim opterećenjem, ili ako su u intermitirajućem pogonu pauze miroTablica 137. Faktori m aterijala Z u prema D IN 3990 Mali zupčanik oznal a po materijal D IN

JUS

Veliki zupča nik Modul elastičnosti

oznal a po materijal

N /m m 2

D IN čelik čelični liv

liveno željezo s kuglastim grafitom Čelik

St

Č

kalajna bronca

GS-60

liveno željezo s kuglastim grafitom

C l . 0546

GGG-50

N L 50

liveno željezo s GG-25 lamelamim j------grafitom (sivi li\ i GG-20 Čelik

. i

St


1

St

C

210000

272

GS-60 GS-52

CL. 546 CL. 446

205000 205000

270 270

G GG -50 G GG-42

N L 50 N L 42

176000 175000

259 258

105000

222

—

115000

228

210000 livena kalajna bronca

čelični liv

JUS

F aktor materijala Modul elastičnosti N /m m 2 |/N /m m 2

205000

176000

SL 25

128000

SL 20

120000

C

210000

G -Sn Bz 14 P C u S n 14 CuSn8 (do sada Sn Bz 8)

liveno željezo s lamelamim grafitom (sivi liv)

GG-25 GG-20

SL 25 SL 20

128000 120000

237 232

čelični liv

GS-52

CL. 446

205000

268

G GG-50

N L 50

176000

257

liveno željezo sa lamelamim grafitom (sivi liv)

GG-20

SL 20

120000

231

liveno željezo sa kuglastim grafitom

G GG-42

N L 42

175000

248


GG-20

SL 20

120000

224


GG-20

SL 20

120000

liveno željezo s kuglastim grafitom

209 205

slojasti duroplasti

8000

80,5

370


vanja dovoljno duge. Uobičajne vrijednosti za vijek trajanja pri punom opte rećenju dane su tablici 138. Tablica 138. Uobičajene vrijednosti za vijek trajanja pri punom opterećenju zupčanih prijenosnika

Prijenosnici vremenski

Lfc sati

ograničenih pogona

Alatni strojevi

Prijenosnici vremenski

sati

ograničenih pogona

100 do oo

1 stepen prijenosa i povratni hod k o d :

Ručne dizalice

10 do 80

putničkih vozila

10 do 40

Čekrci za kom adnu robu

40 do 200

teretnih vozila

40 do 200

čekrk-grabilice

320 do oo

tegljača

200 do oo

9.6.4. Nosivost u odnosu na zaribavanje i trošenje

Kod nepovoljnih kom binacija opterećenja, brzina klizanja, koeficijenata trenja bokova, kvaliteta površinske obrade i tem perature 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 hrapavljenjem zavaruju se, a odm ah nakon toga kidaju se zavarena mjesta. Zbog toga bivaju oba boka oštećena i naborana. Prvi znakovi ovoga vidljivi su na tjemenu bokova, jer su tam o brzine klizanja najveće. Zaribavanje bokova prikazano je na si. 375. Izborom m aterijala zupčanika otpornih na povišene temperature, podmazivanjem uljima za visoke tlakove (ulja s dodacim 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 stadij; b ) kasniji stadij

Do trošenja (habanja) bokova dolazi kada zupčanici rade u području suhog ili mješovitog trenja. Prekomjerno trošenje (habanje), osobito ako nije jednoliko raspoređeno po boku, može dovesti do toga da zupčanici postanu neupotrebljivi. Nosivost uvjetovanu opterećenjem na trošenje nazivamo nosivosću u odnosu na trošenje.

371

9.7. O dnosi sila k o d čelnika

Za obje ove nosivosti ne postoje za sada još pouzdane metode prora čuna. Proračun 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, nema dovoljno podataka o mehaničkim svojstvima da bi se mogla izračunati opteretivost korijena i bokova. Prem a podacim a proizvođača proračunava se pomoću faktora opteretivosti

C = w/pt

w u N /m m

specifična p o g o n sk a sila p re m a jed n a d ž b i (319), str. 359,

p, u m m

čeoni (bočni) k o ra k =

(333)

m"

cos;

Od umjetnih smola upotrebljavaju se: fenoli, poliolefmi, polikarbonati, polifluorolefini, poliamidi (najlon, perlon) polistiroli, poliacetali, ojačane poliesterne smole, koje se pod različitim nazivima javljaju u trgovini. Dopušteni faktor opteretivosti izračunava se pom oću jednadžbe Q |o p ~

^0,25+ 0,75 V

Z M u N /m m 2 v u m /s

^

(334)

1 + “m/s T /

fa k to r m aterijala « 2 ,5 N /m m 2 za sve um jetne m aterijale, osim za o jač an u poliesternu sm olu, za k o ju je Z M« 4 N / m i r r , o b o d n a b rzin a d iobenih p ro m je ra = dtI ■n ■n , sa n l u s *. K ao g ranica u p o treb e plastičnih m asa uzim a se v = 15 m /s.

Pokusim a je utvrđeno da je trošenje zupčanika koji rade nasuho propor cionalno vremenu rada. Kod zupčanika podm azivanih uljem trošenje prestaje praktički nakon određenog vremena potrebnog za urađivanje. Prijenosnik trajnog pogona treba zato dobro i obilno podmazivati. Veliki zupčanik izrađuje se od plastičnog materijala, a mali od metala. Tako izrađeni parovi zupčanika rade bez buke (dobro prigušno djelovanje). Vijek trajanja je to dulji, što je bolji kvalitet površinske obrade metalnog zupčanika.

9.7. Odnosi sila kod čelnika Djelovanje sila bit će objašnjeno na V-čelniku s kosim zubima (si. 376). Na osnovi toga mogu 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


Sila Fb,, djeluje s pogonskog zupčanika 1 na gonjeni zupčanik 2 okomito na uzdužnu liniju boka pod normalnim kutom zahvata o„w: tan oinw= tan a tw • cos a lw /?

(235)

p ogonski kut z ahvatne linije u čeonom (bočnom ) presjeku, p rem a jed n ad žb i (310), str. 348, k u t n agiba b o k a z u b a n a d io b en o m cilindru.

F ta razlaže se na norm alnu obodnu kom ponentu F ^, i radijalnu kom po nentu F wr. U tlocrtu se sila F m razlaže na obodnu F wt i aksijalnu kom ponentu F wa. Na si. 376 ucrtana sila Fbt je rezultanta sila od F W1 i F wr.

Vratilo i ležaji preuzimaju sile (sile trenja su zanemarene): obodnu

r, F, • K, P , • K f P . K, F wt = F w - F , = - -----1=— ----- = - -----Fwt to i rtwl vw

(336)

aksijalnu

F wa= F wt•tan /iw« F wt • tan

(337)

radijalnu

F wr= F wt•tan a tw

(338)

373

9.8. Stožnici Fw u N F w, u N F wa u N F wr u N 7j u N m K, r lwl u m F, u W w , u ra d /s u 0 v„ u m /s

n azivna o b o d n a sila n a kin em atsk o m p ro m je ru u čeonom presjeku, o b o d n a sila n a kin em atsk o m p ro m je ru u čeonom presjeku a k sijaln a sila n a k in em atsk o m cilindru (k o d rav n o g o zubljenja F wa= 0 ), rad ijaln a sila, nazivni o k re tn i m o m en t zu p ča n ik a 1 [jednadžba (318) str. 358], pogonski fa k to r p re m a tablici 125, str. 351, radijus k in em atsk e k ružnice zup čan ik a 1 u čeonom p resjeku [jednadž b a (289), str. 342], nazivna snaga z u p čan ik a 1 k o ju tre b a prenijeti [jednadžba (316), str. 357)], k u tn a b rzin a zu p ča n ik a 1 = 2 n ■«, s brzin o m vrtnje n , u s _1, k u t nag ib a b o k a n a k in em a tsk o m c ilin d ru ; m ože se uzeti a[S je r je razlika v rlo m ala, o b o d n a b rzin a kin em atsk ih kru žn ica = d lwi ■ n t .

N a principu prem a kojem akcija m ora biti jednaka reakciji, zupčanik 2 djeluje jednako velikim silama na zupčanik 1. Aksijalna sila F wa nastoji zupčanik 1 odm aknuti od prom atrača, a zupčanik 2 prim aknuti promatraču. Ako bi zupčanik 2 bio pogonski, bilo bi obratno. Smjer sila m ora se prema tome, pri dimenzioniranju vratila i ležaja, uzeti u obzir. Da aksijalna sila ne bi bila prevelika m ora se kut nagiba kretati u granicam a /J = 8 do 25°, tako da stupanj prekrivanja bočnih linija bude (vidi 9.1.12. str. 344). Kod strelastih zupčanika i zupčanika s lučnim zubima nema aksijalne sile, jer se ona poništava suprotnim nagibima boka. Strelasti zupčanici mogu imati nagib i do = 45°. Kod N U L T IH čelnika s kosim zubima treba uvrštavati umjesto oen w = 0^ = 20°, a za a tw= a,. K od V-čelnika s ravnim zubima je OnW= a w, a j? = 0. K od N U LTIH čelnika sa X j = x 2 = 0 je ocnw = oc = 20°, a (3=0. N a si. 376 bit će, prem a tome, Fbtt = Fbl (vidi si. 372 na str. 360 i si. 373 na str. 366).

9.8. Stožnici 9.8.1. Nulti stožnici s ravnim zubima Gledano prostorno, evolventni bok čelnika s ravnim zubima nastaje valjanjem ravnine po plaštu cilindra (si. 377a). K od stožnika dobit ćemo evolventni bok valjanjem ravnine po stošcu oko zajedničkog centra (si. 377 b). Tada su sve točke evolvente jednako (za R) udaljene od vrha temeljnog stošca. Dobivena evolventa leži, prem a tome, na površini kugle. O na je, za razliku od evolvente kružnice, evolventa kugle odnosno sferna evolventa. Karakteristika kugle je, kako znamo, da je svaka točka jednako udaljena od središta. Stožnici se mogu proizvoditi na dva načina (vidi D IN 3971, dimenzije i odstupanja stožnika).

374


1. Kopiranjem pomoću šablone i noža. Ovim postupkom mogu se proizvesti besprijekorni bokovi evolvente kugle. Bokovi osnovnog stožnika (zupčane ploče) imaju dvostruko zakrivljen bok (si. 378 a). Budući da je izrada zupčanika ovim postupkom kom plicirana i skupa, nema ni praktičnog značenja. 2. Odvalni postupak pomoću alata s ravnim bokovima (može se usporediti s izradom čelnika pom oću alata u obliku ozubnice). Ozubljenje osnovnog stožnika (zupčane ploče) ima u tom slučaju također, kao i ozubnica, ravne bokove (si. 378 b). Bokovi dobiveni na taj način na stožniku nisu ni evolvente kružnice ni evolvente kugle. Bliže su ipak evolventi kugle. Zahvatna linija dobiva oblik otkoide, krivulje u obliku osmice (si. 378 b). U području visina ozubljenja zahvatna linija je gotovo ravna (pravac). Govorim o tada o oktoidnom ozubljenju, koje teoretski potpuno zadovoljava!

Slika 377. N a sta ja n je evolventnih b o k o v a a) k o d čelnika;!)) k o d sto ž n ik a

Slika 378. O zubljenje sto žn ik a p rem a D IN 3971 (JU S M .C1.013) a) sferno evolventno ozubljenje (evolventa kugle); b) o k to id n o ozubjenje

K od oktoidnog ozubljenja služimo se, da bismo bili što bliži sferno evolventnom ozubljenju (evolventi kugle), postupkom Tredgolda. Tim postup kom zamjenjujemo površinu kugle površinom stošca (si. 379). Ovaj zamišljeni stožac nazivamo dopunskim stošcem. Plašt toga stošca može se razviti u ravnini i onda je to isječak kruga. U ovom razvijenom stošcu javljaju se zubi kao kod čelnika. U tako zamišljen čelnik (tzv. ekvivalentni čelnik) m ora moći dosijedati standardni profil u obliku ozubnice D IN 867, JUS M.C1.016. Zamišljeni čelnik ima bokove evovente kružnice.

375

9.8. Stožnici

Ako bismo isječak kruga zatvorili i dodali odgovarajući broj zubi, mogli bismo dobiveni zupčanik zamisliti kao čelnik s većim brojem zubi, odnosno s dopunskim brojem zubi zv, kako to inače nazivamo. Taj broj zubi zv nazivamo još i virtualni broj zubi

z„ = z/cos S

(339)

Logično da je ovaj broj zubi sada m jerodavan i za proračun podrezanosti. Za praktičke potrebe iznosi granični broj zubi

Zg]^ % Zg cos (5

(340)

gdje je z'g=14, kao praktički granični broj zubi N U L T O G čelnika s ravnim zubima, sa a —20° [vidi str. 336 i jednadžbu (276)].

Slika 380. Srednji ekvivalentni čelnici stožnika

Z a prikazivanje uvjeta zahvata zamišljamo da su oba stožnika zamije njena sa dva čelnika s dopunskim (virtualnim) brojem zubi zvl i zv2 (si. 380). Za proračun 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 IN 780, JUS M.C1.015 (tablice 124 i 124a, str. 333). Prema tome iznosi srednji modul mm= m (l — 0 ,5 b /R J (341) mm u mm m u mm b u mm R„ u m m

srednji m odul, m odul n a čelu sto žn ik a (tablica 124 i124 a), širina zuba, o dgov araju ći p ro m je r o snovnog sto žn ik a (zupčane ploče) prem a jed n a d ž b i (344).

U odnosu na stvaran broj zubi z i virtualni zv, razlikujemo i dva kinem atska prijenosna omjera:


376 apsolutni kinematski prijenosni omjer

u = z 2/ z i

(342)

virtualni prijenosni omjer

uv= zv2/zvl

(343)

stv arn i broj zubi stožnika, v irtu aln i broj zubi stožnika.

Slika 381. Stožnik s prip ad aju ćim osnovnim stožnikom (zupčanom pločom )

Stupanj prekrivanja ea može se izračunati pom oću jednadžbi (291) do (293), str. 343, ako su sve veličine svedu na ekvivalentne čelnike (s m odulom m, m m ili m = 1). Uvrštavati treba tada za ra = rva, za rb= r vb, a za a = ay= rvl + rv2. Pri tome je rv= zv -m/2, rva = rv+ m, r vb= r vc o sa . N a si. 381 prikazan je u presjeku stožnik sa svojim osnovnim stožnikom (zupčanom pločom). Za osnovni stožnik je <5P=90°. Radijus osnovnog stožnika (zupčane ploče)

# a = r/sinc)

(344)

r je diobeni rad iju s sto žn ik a = d/2 [jed n a d žb a (349)].

Broj zubi odgovarajućeg osnovnog stožnika (zupčane ploče) izračunava se pom oću zP= 2 R J m ili broj zubi osnovnog stožnika (zupčane ploče)

zP= z/sin

(345)

K ut diobenog stošca 8t para stožnika može se izračunati pri zadanom kutu koji m eđusobno zatvaraju osi E i kinem atskog prijenosnog omjera u, pom oću jednadžbi sin E (346) tan = E < 90°: u + cos E E = 90°:

tan

= l/u

E > 90°:

tan 8 ! =

sin E u + cos E

(347) (348)

Ako je ¿ 2 >90°, onda je to unutarnje ozubljenje, pa treba z2 uvrštavati s negativnim predznakom. Na taj način bit će negativni svi promjeri ovog zupčanika i kinematski omjeri broja zubi u i uv. U jednadžbu (348) treba uvrštavati u sa pozitivnim predznakom, jer onda ne može biti negativan. Osim toga treba obratiti pažnju da kod X >90° i cos E postaje negativan!

377

9.8. S tožnici

K ut diobenog stošca velikog zupčanika je tada 82 = I —81

Slika 382 prikazuje stožnik u presjeku. Iz geometrijskih odnosa slijedi: promjer diobene kružnice

d = z ■m

srednji promjer diobene kružnice

(349) (350)

promjer tjemena kružnice

da—d + 2ha • cos 8

(351)


d i = d —2h f • cos 8

(352)

tjemeni kut

tan x a= h a/R a

(353)

podnožni kut

tan x [= h i/R a

(354)

kut tjemenog stošca

8a= 8 + x a

(355)

projekcija širine zuba

ah = b cos d jc o s x a

(356)

projekcija tjemena zuba

aa= ha ■sin 8

(357)

unutarnji promjer tjemene kružnice di= d a—2b- sin 8Jcos x a

(358)

unutarnja visina stošca

(359)

m mm ha hi Ra

«; = 0,5 d-Jtan 8a

sta n d a rd n i m odul p re m a D IN 780, JU S C .M l .016 (tablice 124 i 124a, str. 333), srednji m o d u l p re m a jed n a d ž b i (341), str. 375, tjem ena visina zuba, u n o rm aln im slučajevim a = m , p o d n o ž n a visina zuba, u norm aln im slučajevim a = 1,2 m, o d g o v araju ći rad iju s o snovnog sto žn ik a (zupčane ploče) p rem a 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, neravnom jeran (nemiran) rad i mogućnost zaglavljivanja. Zato treba da je širina zuba b ^ l O m i b ^ R J 3. Za izbor kvalitete ozubljenja prem a tablici 128, na str. 356, m jerodavna je najveća obodna brzina v = d 1 n n 1= d 2 n - n 2 u m/s. Izrada stožnika teža je nego izrada čelnika, jer se korak i visina zuba mijenjaju po cijeloj širini zuba. S modulnim glodalima, koja se pomiču prem a vrhu stošca pa time smanjuju kontinuirano širinu uzubine, ne dobiva se točan profil. Ovaj postupak predviđen je samo za podređene svrhe. Najčešće se stožnici blanjaju odvalnim postupkom. Alat je nož 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 (si. 383) rade mirnije zbog dodatnog stupnja sprezanja bočnih linija, a i s manje udara nego stožnik s ravnim zubima. Bokovi jednog zupčanika imaju desni, a drugog lijevi uspon. U odnosu na stožnike s ravnim zubima, zamišljamo da su stožnici s kosim zubim a nadomješteni čelnicima s kosim zubima, u sredini širine zuba gdje se mjeri kut nagiba boka (si. 384). N a vanjskom obodu kut nagiba boka iznosi j?a, a na unutranjem /?;. Dopunski čelnici s kosim zubima imaju prem a tome srednji broj zuba dopunskog zupčanika

zn ss zv/cos3 /Jm

(360)

sa zv označen je virtualni broj zubi prem a jednadžbi (339), str. 375. Virtualni broj zubi m jerodavan je i za proračun podrezanosti i iznosi praktični granični broj zuba

z'gK% z't ■cos 8 ■cos3 flm

(361)

sa z/g= 14 kao praktičnim graničnim brojem zubi N U L T IH čelnika s ravnim zubima, kod a = 20° [vidi str. 336 i jednadžba (276)]. U pravilu se srednji normalni modul m ^ izrađuje u standardnim veličinama, danim u tablicam a 124 i 124a. Na mm počiva slijedeći proračun. On odgovara norm alnom m odulu čelnika s kosim zubima, pa ovdje, prema tome, sredhjem ekvivalentnom čelniku. U sredini stožnika je tjemena visina hwl = mnm, a podnožna /ifm= l,2 r n nm. Kinematski omjer broja zubi u i wv prema jednadžbam a (342) i (343), str. 376, broj zuba odgovarajućeg osnovnog stožnika (zupčane ploče) prema jednadžbi (345), kut diobenog stošca <5, prema jednadžbam a (346) do (348), str. 376.

9.8. S tožnici

379

Stupanj prekrivanja e3 izračunava se pom oću jednadžbi (291) do (293), str. 343, ako se uvrštava ra = rva, rb = rvb, a = av = rvi + r v2, aw= at, a za pe = p,e. Pri tome je rv= zv • m J2, rva= rv+ mn, rvb= rv • cos a , ,p te= mn • n/cos fim, tan a , = = tan a/cos jSm, ako je a N U LTI kut zahvatne linije (u pravilu a = 20°). Pri tome se mn može proizvoljno birati (najbolje mn = l), a mt = mn/cos /im.

Slika 383. Razvijeni plašt sto žn ik a s kosim i zakrivljenim zubim a

Slika 384. Svođenje sto ž n ik a s kosim zubim a n a čelnik s kosim z ubim a

Duljina dodirnog luka bočnih linija g^ = q>■R a, pa je prema tome stupanj prekrivanja bočnih linija

^ = gp/pm

(362)

saP\m —mnm' n/ cos Pm za srednji čeoni korak. Kut prekrivanja bočnih linija ep najlakše se može ustanoviti crtanjem (vidi si. 383). Najčešće se bira a širina zupčanika i b £ R J 3 ,5 .

380


U odnosu na čelnike s kosim zubima, iz geometrijskih odnosa slijede (vidi si. 384): srednji diobeni promjer

đm

c o s/4

(363)

srednji radijus osnovnog stožnika (zupčane ploče) R m= r j s m d

(364)

vanjski radijus osnovnog stožnika (zupčane ploče)

diobeni promjer tjemena visina

R = R m+ 0, 5b

(365)

d{= dm (1+0,5 b /R J

(366)

^nm â/^m

(367)

podnožna visina

h{= 1,2 ha

(368)

tjemeni promjer

dia= dx+ 2ha • cos <3

(369)

podnožni promjer

dlí = di — 2h[ - eos ó

(370)

Sve ostale dimenzije izračunavaju se iz jednadžbi (353) do (359), str. 377. Isto se tako izvodi vanjski normalni modul m„ u standardnim veličinama (tablice 124 i 124a). Tada prednje jednadžbe m oraju biti odgovarajuće primijenjene, jer je tada ha= m„, a lif = l,2 m n. Time postaje ham= ha- R J R a, a h im= \,2 h a. Kvalitet ozubljenja prema tablici 128, str. 356, utvrđuje se prem a najvećoj obodnoj brzini v = dti ■n- n l = d i 2- n- n2 u m/s. Dopušteno odstupanje koraka zahvata (tablica 127, str. 355) utvrđuje se prem a mnm i d tm, ako se mnm bira prem a tablicama 124 i 124a, odnosno prem a mn i d t , ako se mn bira iz tablica 124 i 124a.

Slika 385. Z ah v a t p alio d n o g o zubljenja sto žn ik a

S lik a 386. V -N U L T I p a r stožnika

Kod paloidnog ozubljenja (si. 385) bokovi su zakrivljeni u obliku evolvente i ne dodiruju se m eđusobno na cijeloj duljini bokova. Zubi su na oba kraja malo tanji. Na taj način postiže se dobar rad i kod većeg progiba vratila nastalog opterećenjem, što bi inače ometalo rad zubi u zahvatu. Kod 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 ¿=15. Ozubljuje se stožastim glodalom. 9.8.3. V-parovi Pri izradi odvaljuje se alat u obliku osnovnog stožnika (zupčane ploče) sa zupčanikom po diobenom stošcu, bez klizanja, i proizvodi oktoidno ozublje nje. Dva na ovaj način proizvedena zupčanika mogu samo onda imati ispravan zahvat, ako diobeni stošci ostanu i kinematski stošci. To je kod V-NULTOG para moguće pri x 2= —x l (si. 386). Pozitivni pom ak profila na oba zupčanika moguć je samo onda ako prijenosni omjer i ostane sačuvan i kod omjera pogonskih kinematskih promjera. Izrada je dosta otežana. Besprijekoran pom ak profila može se ostvariti na ozubljenju sa sfernom evolventom. Oni se, međutim, zbog skupe izrade ne upotrebljavaju. Osim pom aka profila, o čemu je naprijed govoreno, postoji kod stožnika i tzv. postrani pomak profila. Ovim pom akom postaju zubi manjeg zupčanika deblji, a da se pri tome uvjeti zahvata ne mijenjaju. Debljina zuba velikog zupčanika postaje manja. Time je omogućeno izravnavanje opteretivosti obaju zupčanika. Objašnjenje geometrijskih odnosa za različite mogućnosti pom aka profila odvela bi previše u širinu. Ta materija obrađena je u D IN 3971.

9.9. Proračun nosivosti stožnika 9.9.1. Opterećenje zuba K ao kod čelnika, polazi se od specifične pogonske sile vv u N /m m F„, u N b u mm K|

F

w — ~ —K, b

specifična p o g o n sk a sila n a srednjem d io b en o m pro m jeru stožnika, nazivna o b o d n a sila n a srednjem diob en o m prom jeru, prem a jed n a d ž bi (372), širin a zuba, pogonski fa k to r p rem a tablici 125, str. 351.

nazivna obodna sila

T P P F.m= —- = ----- -— = —'■ml

T, u N m rmi u m

P, u W C0 j u ra d /s vm u m /s

(371)

" l

• 'm t

(372)

»m

nazivni o k re tn i m om ent m alog stožnika, srednji d io b en i radijus m alog sto žn ik a k o d ravnog ozubljenja je rmi = d ml/2 [jednadžba (350), str. 377]. K o d kosog i zakrivljenog o zubljenja je rtml = d tmJ 2 [jednadžba (363) str. 380], nazivna sn ag a m alog sto žn ik a k oju treb a prenijeti, k u tn a brzina m alog stožnika, srednja o b o d n a brzina stožnika.

382

9. Z u p ia n i prijenosnici

Pom oću specifične pogonske sile vv izračunava se specifično opterećenje vv, u N /m m Ky

wt = w - K v

(373)

specifično o p terećenje n a srednjem d io b en o m pro m jeru stožnika, d inam ički fa k to r p rem a jed n a d žb i (321) str. 359. U je d n a d ž b u treba uvrštav ati o b o d n u b rzinu srednjih diobenih pro m jera vm= d ml - n ■nl , o d n o sn o dtml ■n - n ,.

9.9.2. Nosivost korijena zuba

Polazi se od s p e c i fič n e o b o d n e s ile vv, u K ff

w Ft =

vv, K

(374)

Fp

N /m m specifično opterećenje prem a jed n a d žb i (373), fa k to r raspodjele opterećenja koji u pravilu iznosi = 1,2.

Time se dobiva za svaki korijen zuba n a p r e z a n j e n a s a v i ja n j e

^ f i ' Yp

0 > i = —^

^nm <7f 2—« fi ’ ^fž/^ fi ttinn, ^f i > VF2

(375) (376)

srednji n o rm aln i m o dul, k o d rav n o g ozubljenja =m„, fa k to r o blika z u b a p rem a tablici 133, str. 363; za ravno ozubljenje treb a u vrštavati z„ = zv; za u n u tarn je ozubljenje KF2 = 2,07. fa k to r zako šen o sti b o k a p re m a legendi jed n a d žb e (324), str. 361. T am o treb a u v rštav ati za /?= /3m.

S ig u r n o s ti S F1 i S F2 u o d n o s u prema jednadžbi (326), str. 361.

na d in a m ič k u iz d r ž l j i v o s t ,

treba izračunavati

9.9.3. Nosivost bokova

Polazi se od s p e c i fič n e o b o d n e s ile wHt na srednjem diobenom promjeru stožnika, koja je jednaka specifičnoj obodnoj sili wFt iz jednadžbe (374). Uvrštavanjem wHt = wFt izračunava se Hertzovo naprezanje
trH=

V «Vi

Uv+ ^ Z H • Z M

(377)

«V

N /m m 2 H ertzovo naprezanje b o k o v a u kin em atsk o m p o lu C. N /m m specifična o b o d n a sila n a srednjem d io b en o m p rom jeru stožnika, srednji diob en i p ro m je r m alog d o p u n sk o g čelnika =nim z yl kod sto ž n ik a s ravnim zubim a, =m„m ■z yi/co s fim kod stožnika s kosim ili zakrivljenim zubim a, uy virtu aln i kin em atsk i o m je r bro ja zubi p rem a jed n a d žb i (443) str. 3 7 6 ; k o d u n u tarn jeg ozubljenja u y je negativno, ZH fa k to r o b lik a z u b a p rem a tablici 136, str. 367. Z a z\ i Z2 treb a u vrštavati virtualni broj z u b a z vi i r , 2, z M u V n / m m 2 fa k to r m aterijala prem a tablici 137, str. 369.

383

9.10. O dnosi sila na stoinicim a

Sigurnosti SHi i Su 2 protiv rupičavosti bokova izračunavaju se prem a jednadž bama (329) i (330), str. 368. Vrijednosti minimalne sigurnosti izračunavaju se kod stožnika prema virtualnom broju zubi zv l. Vijek trajanja punog opterećenja obaju stožnika povrem eno 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 SI. 387 pokazuje uzdužni i poprečni (normalni) presjek para 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.

Pogonski zupčanik 1 tlači slom Fb2 na zupčanik 2 (akcija), koji jednako velikom suprotnom silom Fbl tlači na zupčanik 1 (reakcija). Obje sile razlažu se na obodnu kom ponentu f ,! . odnosno na diobenom prom jeru (okomite su na uzdužni presjek) i norm alnu radijalnu kom ponentu Fnrl odnosno Fnr2. Ove kom ponente leže u uzdužnom presjeku i okom ite su na izvodnice diobenih stožaca. Razlažu se na aksijalne F a l, odnosno F a2 i radijalne komponente F rl odnosno F r2. Sile koje djeluju na pogonski zupčanik l su: obodna sila aksijalna

sila

—— = ——- = F lni- K l 1 o) 1 rm1 F al = F tl • tan a • sin

radijalna

sila

F rl = F (1 • tan a • cos <5j

(378)

(380)

(379)

384


T, u N m K, rml u m to, u ra d /s Fm u N

o k re tn i m o m en t m alog z u p čan ik a koji treb a prenijeti, pogonski fa k to r p rem a tablici 125, str. 351, srednji diobeni p ro m je r m alog sto žn ik a = d mJ 2 (jednadžba (350) str. 377], k u tn a brzina m alog stožnika, nazivna o b o d n a sila n a dio b en o m p ro m je ru p rem a jed n a d žb i (372).

Na gonjeni zupčanik 2 djeluju: obodna sila

^ t2 = ^ u

(381)

aksijalna sila

Fa2~Ft2 ■tan a • sin d2

(382)

radijalna sila

Fti —F a ■ ta n a rc o s P 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 paru stožnika s kosim zubima. Prikazana su dva slučaja sprezanja zupčanih parova sa suprotnim nagibima bokova. U norm alnom presjeku se sile koje djeluju na zub Fbnl i razlažu na normalne obodne kom ponente Fnl i Fn2 normalne radijalne komponente Fnri i P n r 2 • U tlocrtu se Fnl odnosno Fn2 razlaže na obodne komponente F tl odnosno F a , koje djeluju na diobenom promjeru, i kom ponente plašta Fml odnono Fm2. Sile Fnrl odnosno F n r 2 ( ^ m l odnosno ^ m 2 > daju rezultante odnosno R 2. Ove se razlažu konačno u aksijalnu silu F al odnosno F a2 i radijalnu silu Frl odnosno F i2. N a pogonski zupčanik djeluje: obodna sila

Ft l = —— 't r n l

aksijalna sila

----- 2_

(384)

“ l+ h n ,!

F.dl = Fa ( tan

— ^3. ± tan pm • cos <5, j

(385)

COS Pm radijalna sila

Frl = Fa ( tan a „

COS &

~^ + tan Pm • sin <5, J COS Pm

(386)

Ti, K |, P,, to, vidi legendu uz je d n a d žb u (378), r lm, u m srednji diobeni radijus m alog sto ž n ik a = i/,,,,,/2 [jed n ad žb a (363). str. 380],

9.10. O dnosi sila na stočnu ima

a) z u p čan ik 1 je ljevohodan, a zupčanik 3 d e sn o h o đ a n ; h) z u p čan ik 1 je d esn o h o d an , a zupčanik 2 lijevohodan 25 Elementi strojeva


386 Na gonjeni zupčanik 2 djeluju: obodna sila

(387)

Fl2 = Fn

aksijalna sila

(388)

radijalna sila

(389)

Ove sile opterećuju također vratila i ležaje. Navedene jednadžbe vrijede samo za zadani smjer vrtnje VPri promjeni smjera vrtnje djeluju sile F nrl i Fnt2 obratno. Sile treba tada odgovarajuće izračunati. Gornji plus ili minus predznaci važe za ljevohodni zupčanik 1 (si. 288a), donji predznaci za desnohodni zupčanik 1 (si. 388 b).

9.11. Vijčanici 9.1.1. Uvjeti zahvata Ako se sparuju dva NULTA zupčanika s različitim kutom nagiba bokova, koji u norm alnom presjeku imaju jednak kut zahvatne linije o^, nastaje vijčanik (si. 389), čije se osi sijeku pod kutom koji zatvaraju osi

2

= 01+ 02

(390)

Slika 389. V ijčanici: a) razvijeni diobeni cilindri o b a ju z u p č a n ik a ; b) n o rm aln i profil

387

9.11. Vijčanici

Zubi obaju zupčanika imaju najčešće jednak smjer uspona, tj. oba su ljevohodna. K ut nagiba boka f}l pogonskog zupčanika 1 treba da je veći od kuta nagiba boka /?2 gonjenog zupčanika 2. Kinematski cilindri dodiruju se u točki (si. 390), pa se i bokovi dodiruju tu točki. Slika 389b prikazuje norm alni profil sparenih zupčanika sa standardnim profilom. Zahvat se ostvaruje isključivo u tom norm alnom presjeku, na putu zahvata AE. Ovdje ne dolazi do prekrivanja bočnih linija. Stupanj prekrivanja eCt treba računati tako kao da se radi o čelnicima s ravnim zubima, s brojem zubi z, = zn, i z2= zn2 i m odulom m = m n, ako je zn fiktivan broj zubi prema jednadžbi (303), str. 347. Za zupčanike i razm ake osi važi inače ono što je rečeno u poglavljima 9.1.12. i 9.1.13.

-i

a---------

Slika 390. D o d ir u točki k inem atskih cilin d a ra

Slika 391. O d n o si o b o d n ih brzina i brzina klizanja

Pored međusobnog valjanja bokova dolazi još do uzdužnog klizanja, što se vidi na si. 391, koja prikazuje presjek srednjom linijom standardnog profila. Zupčanik 1 okreće se obodnom brzinom v x, a zupčanik 2 sa o2. U smjeru uzdužne linije boka djeluju kom ponente vil = v l - sin ^ i vs2 = v2 • sin /?2- U smjeru zahvatne linije m oraju oba zupčanika imati jednaku brzinu v„ = = t>, • cos = v2 ■cos /?2. Radi suprotnog smjera djelovanje pgl i vg2 ili zbog njihovih različitih veličina kližu bokovi u uzdužnom smjeru sa sin £

brzinom klizanja Diobene kružnice vrte se obodnim brzinama v ,, v2 u m /s dn , dl2 u m n, i n2 u s -1

(391)

v l = dtl ■n - n2

(392 a)

vi —d l2 ’ n ' n2

(392 b)

o b o d n e brzine diobenih kru žn ica zu p čan ik a, d iobeni p ro m jeri zupčanika, brzine vrtn je zu p čan ik a.

N a si. 389a ucrtane su projekcije btl i be2 zahvatne linije AE. Izvan tih dužina nema dodira bokova. Nem a stoga svrhe zube izvoditi mnogo šire nego što to zahtijeva zahvatna linija. Uobičajeno je: b = 5 do 10 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 norm alnom presjeku djeluje u dodirnoj točki sila na zub F ^ (si. 392) okom ito na bokove, prolazeći kinem atskom točkom. Sila Fbn razlaže se u kinematskoj točki C na norm alnu F„ i radijalnu kom ponentu Fx. U smjeru bokova djeluje sila trenja • p, koja u tlocrtu daje sa silom Fn rezultantu R. Rezultanta R razlaže se u obodnu silu F, i aksijalnu silu F a.

Iz geometrijskih odnosa proizlaze: sile na pogonskom zupčaniku 1: obodna sila

F il — K l Ti/rn

(393)

aksijalna sila

F a, = F ,, • tan (/i, —q')

(394)

radijalna sila

„ tanoL -c o sp ' F rl = F t l -------—------ — c o s (p | Q )

(395)

Sile na gonjenom zupčaniku

2:

obodna sila

F l2 = F a COS(^ 2 + Qj COS (p !

Q)

(396)

9.11. Vijčanici

389

aksijalna sila

F a2 = Fa ■tan (/?2 + e')

radijalna sila

Fr2 = Fll

F u N Ki Ti u N m r„ u m p' u °

(397) ,

(398)

sile, p ogonski fa k to r ž l , ev en tu aln o tab lica 125, str. 351, nazivni o k re tn i m o m e n t p o g o n sk o g zu p čan ik a, izra ču n a t iz pogonske snage P , p re m a je d n a d ž b i (400), rad iju s d io b en e kružnice z u p ča n ik a 1 = d , , / 2, red u ciran i k u t tre n ja ; uz d o b ro podm azivanje m ože se uzeti d a je p ' x 6, o d n o sn o ta n p' a 0,1.

K od 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 x, u obliku snage trenja, tako da je odvedena snaga niža od dovedene. Osim toga treba uzeti u obzir još i iskoristivost ri valjanjem bokova zubi, te trenje ležaja (vidi 9.4. na str. 356). Z a vijčanike iznosi ukupna iskoristivost y ris ri

1 —tan q' • tan fj2 tlex n s n = — t] l + ta n p '- ta n j? !

(399) v ’

iskoristivost zbog vijčanog djelovanja, iskoristivost (valjanje b o k o v a i trenje ležaja) p re m a 9.4. n a str. 356.

Uz zadanu snagu koju treba odvesti P 2, iznosi pogonska snaga

P l = P 2/rjg= T 1 a>l

(400)

u W. Pri tome je T x u N m nazivni okretni m om ent zupčanika 1, a tu, u rad/s njegova kutna brzina. Najveća m oguća iskoristivost vijčanim djelovanjem postiže se kada je P 1 = 0 , 5 ( E + q '). Samokočivost nastaje kada je /?2 = 90° — q'. U tom slučaju prijenos gibanja nije moguć ni uz uporedbu najvećih sila. 9.11.3.

Nosivost

Zbog dodira u točki mogu se vijčanicima prenositi samo relativno male snage. Uzdužno klizanje bokova zahtijeva materijale otporne na trošenje, ili kaljene čelične zupčanike, te podm azivanje uljima za visoke tlakove. Najčešće se zadovoljavamo proračunom nosivosti kao kod zupčanika od plastičnih materijala (vidi 9.6.5. na str. 371), izračunavanjem F

faktora opterećenja C u F, u bc u p„ u

C= — — be -Pn

(401)

N /m m 2 fa k to r opterećenja, N o d g o v a raju ća o b o d n a sila [jednadžba (393) n a str. 387] sa pogonskim fa k to ro m K , = l (ne uzim ajući u o b z ir u d a rn o opterećenje), mm noseća širina z u b a » p , o dgovarajućeg zupčanika, mm n o rm aln i k o ra k = m ît.

390'


Tablica 139. Dopuštene C-vrijednosti i faktori temperatura

Sparivanje materijala

Kaljeni čelik na kaljeni Čelik

C lo p

m/s

N /mm2

3 4

4 3,3

6

2,5

7

2 ,2

8

2

Hi m m 2/kW

Sparivanje materijala

Nezakaljeni Čelik na kalajnu broncu 2700

Sivi liv na sivi liv ili nezakaljeni čelik na sivi liv

Q op

m/s

N/mm

3 5

1 ,6

8

0 ,8

1

1 ,8

2

1,4 M

1 ,2

3

Hi m m 2/kW

5400

9500

Faktor opterećenja treba izračunati za svaki od zupčanika u paru, a dobivenu veću vrijednost usporediti sa dopuštenom . Dopuštene vrijednosti faktora opterećenja za trajan pogon vidi u tablici 139. K od kaljenog i brušenog zupčanika, koji radi u paru sa zupčanikom od sivog liva ili bronce, dozvoljene su 1,25 puta veće vrijednosti. Za pogone koji rade povremeno a; 1,5 puta veće vrijednosti. Kod čelika na čelik potrebno je obilno podmazivanje. Sigurnost protiv zaribavanja

SF=

d,i • %

1,2

(402)

1I

d ,t u m m p ro m je r d iobene k ružnice p o g o n sk o g zupčanika, bi u m m izvedena širin a p o g o n sk o g z upčanika, P 2 u kW o dvedena sn ag a z u p čan ik a 2, be u k u p n a iskoristivost p rem a jed n a d ž b i (399), q T u m m 2/k W fa k to r tem p e ra tu re p rem a tablici 139.

9.11.4. V-vijčanici, hiperboloidni vijčanici Budući da je trajnost vijčanika zavisna gotovo isključivo od uzdužnog klizanja bokova, pomak profila vijčanika nije uobičajen. Prem a tome, razmak osi m ora biti doveden na propisnu mjeru. U tom slučaju svode se odnosi sila i gibanja isključivo na kinematske kružnice prom jera dwl i dw2.

Slika 393. N a sta ja n je hip erb o lo id n ih z u p čanika

S lika 394. V ijčanici: a) čelnik s kosim z u b im a ; b) h ip erb o lo id n i zupčanik

9.12. P užni prijenosnici

391

D a bi se izbjegao neugodan dodir u točki vijčanika, zupčanici se mogu tako oblikovati da dobiju ravne zube (si. 393), koji se ne m oraju zakrivljavati po plastu kinem atskog cilindra. Kinematske površine su u tom slučaju hiperboloidi. To su tijela koja nastaju ako hiperbolu rotiram o oko osi vrtnje kola. Tijelo takva hiperboloida teže se izrađuje. No zato je ozubljavanje u diobenom postupku jednostavno. Rezni alat pomiče se pri tome, pravocrtno, dok izradak miruje. U bilo kojem normalnom presjeku uvjeti zahvata su identični kao i u čelnicima s ravnim zubima, s fiktivnim brojem zubi znl i zn2. D odirna linija bokova je linija preko cijele širine zuba. Radi toga u jednadžbu (401) treba uvrštavati be = b, što znači stvarnu širinu zupčanika. N a si. 394 prikazan je jedan čelnik s kosim zubima i jedan hiperboloidni zupčanik.

9.12. Pužni prijenosnici 9.12.1. Vrste, uvjeti zahvata i dimenzije

Pužni prijenosnici (si. 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 pužno kolo najčešće globoidna oblika (globoid je rotaciono tijelo s kružnim lukom kao generatri-

Zj - p—

•

Slika 395. P užni prijenosnik (crtan k a o ljevohodan) a) s cilindričnim pužem : b) s g loboidnim pužem


392

som). Prem da globoidni puževi omogućuju velik stupanj prekrivanja, cilindrični puževi imaju zbog svoje jednostrane izrade izvjesne prednosti, tako da će ovdje biti obrađeni samo oni. Zubi puža nam ataju se kao zavojnice oko kinem atskog tijela. Bokovi puža dodiruju zube kola u liniji, za razliku od vijčanika s kosim zubima. Radi toga je rad pužnih prijenosnika mirniji od rada vijčanika, a manje se i troše. Pužni prijenosnici izvode se najčešće za velike prijenosne omjere. Iz D IN 3975 (dimenzije i odstupanja cilindričnih puževa) proizlazi: Broj zuba puža je broj izrađenih zuba u ravnini okom itoj na os vrtnje. To može biti 1, 2, 3 itd. zuba. Puž može biti desnohodni i ljevohodni. Desnohodni je onaj kod kojeg zavojnica u vertikalnom položaju puža ima uspon slijeva nadesno. Lijevohodni puž izvodi se samo iznimno.

S lika 396. S piralni puž

Slika 397. E volventni puž

Standardni profil pužnih prijenosnika javlja se u aksijalnom presjeku puža (si. 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 jednog okretaja puža pom akne aksijalno za veličnu z x - p. Zubi puža izrađuju se najčešće alatim a s ravnim bokovima. To se može izvoditi na razne načine, pa na cilindričnim puževima razlikujemo slijedeće oblike bokova: 1. Oblik boka A (ZA — puž). K od ovih puževa izvodnica (generatrisa) siječe os vrtnje. U čeonom presjeku nastaje arhim edova spirala (spiralni puž, si. 396). N ož trapeznog presjeka nastavlja se tako da njegove oštrice leže u rav nini koja prolazi kroz os vrtnje. 2. Oblik boka N (Z N — puž). Izvodnica (generatrisa) nalazi se u ravnini koja je nagnuta prem a osi vrtnje za veličinu srednjeg kuta uspona y. Taj oblik nastaje obradom pom oću noža trapezna oblika, postavljenog u visinu osi vrtnje, tako da je prolazeći sredinom uzubine nagnut za kut uspona y. 3. Oblik boka K (Z K — puž). Izvodnica (generatrisa) ovog puža nije pravac, već prostorna krivulja. Izrađuje se pom oću alata koji rotira (glodalo), a čije oštrice su trapezna oblika. Oštrice alata nagnute su za veličinu srednjeg

393

9.12. 'P užni prijenosnici

kuta uspona 7 , tako da se središte uzubine puža poklapa sa linijama razm aka osi puža i osi alata (glodala ili brusne ploče). Čim je manji promjer alata, tim je m anja izbočenost bokova puža (slično si. 397). 4. Oblik boka E (Z E — puž). Kod ovog puža izvodnica (generatrisa) tangira temeljni cilindar, čija se os poklapa s osi puža. U čeonom presjeku nastaje evolventa (evolventni puž, si. 397). Izrađuje se pom oću noža trapezna oblika postavljena tako, da je ravnina rezanja paralelna s ravninom koja prolazi kroz os vrtnje (iznad ili ispod osi vrtnje). Oblik boka odgovara čelniku s evolventnim zubima. Evolventni puževi mogu se prem a tome proizvoditi i odvalnim postupkom. Pod pojmom pužni.broj zF podrazumijevamo odnos srednjeg promjera d 1 i m odula m : pužni broj

zF= d 1/m

(403)

Pužni broj daje obilježje oblika samog puža, posebno moment otpora protiv savijanja. O d pužnog broja ovisi i srednji kut uspona tan y = z i/ z F Kod z 1 = l je kod zF= l y = 8 ,l°

10

(404)

17

5,7°

3,4°

U D IN 3976 standardizirane su dimenzije, prijenosni omjeri, razmaci osi pužnih prijenosnika sa cilindričnim puževima i kutom zahvatne linije a w= 20°. Dan je vrlo veliki izbor, koji ovdje nije moguće navesti. Primjer označavanja cilindričnog puža ZN desnohodnog (R) sa m = 4 m m , z x = 1, i/, = 4 0 mm je: Puž Z N 4 x 4 0 R1 D I N 3976. U tablici 140 dane su jednadžbe za proračun dimenzija pužnog prijenos nika kod kojeg osi vrtnje zatvaraju kut od 90°. K od pužnih prijenosnika moguć je i pom ak profila, da bi se razm ak osi doveo na određenu mjeru ili da bi se omogućile druge veličine kuta zahvatne linije, na primjer kod: 7

< 15°

a = 20°

15° do 25° 22,5°

25° do 35° 25°

>35° 30°

Ako z 2 označava broj zubi pužnog kola, a z, puža, tada je kinematski prijenosni omjer

u = z 2/ z l

(405)

i= nj n2

(406)

koji je jednak prijenosnom omjeru

gdje su n, i n2 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

7

1

|

|

7,5

1,25

|

|

8

1,6

|

|

2

8,5

Pužni broj z F= d l/m , prema DIN 3976 (izvadak): | 9 | 9,5 | 10 10,6

|

2,5

Aksijalni modul m pr ema DIN 780 u mm: 5 | 6,3 | 8 | 3,15 | 4

11,2

|

|

10

12,5

|

12,5

|

14

|

17

16

j

20

Veličina

Naziv • cos y

normalni modul aksijalni korak

p = m ■it

normalni korak

pn= p cos y

tjemena visina zuba

h ,= m

podnožna visina zuba

1,2 m

srednji promjer

dx = m ■zF

tjemeni promjer

rfBl = rfi + 2A.

podnožni promjer

d ,i= d i - 2 h ,

diobeni promjer

d2= m • z2


db2 = d2 - cos a

tjemeni promjer

d ^ —d2 4- 2ht

podnožni promjer

d,2=d2- 2 h t

kut zahvatne linije

aw, najčešće =20°

aksijalni kut zahvatne linije

a = a w kod ZA-puževa, tan a= tan aw/cos y kod ZN- ZK-, ZE-puževa

normalni kut zahvatne linije

0^ = a„ kod ZN-, ZK-, ZE-puževa tan atp= tan aw • cos y kod ZA-puževa

razmak osi

a = r x + r2

Približno je stupanj prekrivanja

s]r\2- r l 2 + m(1 * 2)-- sin a • r2 sin a eax -------------------------------------------

(407)

Pe

ra2 u m m rb2 u m m m u mm x2 a u ° r2 u m m pe u m m

radij us tjerriene kružnice p u žn o g k o la u srednjem čeonom presjeku, radijus tem eljne kružnice p u žnog kola, aksijalni m odul, fa k to r p o m a k a profila p u žnog kola, aksijalni k u t z ah v atn e linije, rad iju s d iobene kružnice p u ž n o g k o la u srednjem čeonom presjeku, k o ra k z ah v atn e linije = m - n cos a.

Uzdužno klizanje bokova daje brzinu klizanja vt u m /s di -u m y u

d , • n •n t v„=---------cos y

m eđ u so b n a brzina klizanja bokova, srednji p ro m je r puža, srednji k u t u sp o n a p u ž a p rem a je d n a d ž b i (404).

(408)

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. N orm alna sila F bnl odnosno ^bn2 > djeluje okom ito na površine dodira bokova (si. 398 dolje) i prolazi kroz kinematski pol. Ta norm alna sila izaziva silu trenja Fbni ■F i Tbn2 ■n u smjeru klizanja. N a pužu se sila Fta i razlaže u norm alnu aksijalnu F nl i radijalnu silu F r l . N a pužnom kolu se Fbn2 razlaže u norm alnu Fnl i radijalnu silu F r l. N a pužnom kolu se Ftn 2 razlaže u norm alnu F„2 i radijalnu F r2.

Slika 398. O dnosi sila n a p u ž n o m prijenosniku

U tlocrtu (si. 398 u sredini) sjedinjuju se na pužu sile ^nal i 'F u rezultantu R l , koja se opet razlaže na obodnu silu F tl i aksijalnu silu Fal. N a pužnom kolu daju u tlocrtu sile Fn2 i Ftm2' H rezultantu R 2, koja se razlaže na obodnu F ,2 i aksijalnu kom ponentu F a2.


396 Iz geometrijskih odnosa proizlaze: sile u pužu:

obodna sila

Ftl = K l T1/r i

(409)

aksijalna sila

p F . = -------------tan (y + e )

(410)

, , , radijalna sila

„ - tan ql • cos o' F rl = Ft l — ;— ------ — sm (y + Q)

(411)

F u N sile n a z ubim a Ki pogonski fa k to r ž 1, even tu aln o p rem a tablici 125, n a str. 351, 7j u N m nazivni o k re tn i m om ent puža izraču n at iz pogonske snage prem a jednabi (417), y u ° srednji k u t u sp o n a puža, rj u m polum jer srednje kružnice puža, u ° n o rm aln i k u t z ahvatne linije (kut zah v a tn e linije u n o rm aln o m p re sjeku), q' red u ciran i k u t tren ja koji se d o b iv a iz jed n a d žb e :

tan q' = [i/cos an p

(412)

koeficijent tren ja n a kliznim bokovim a, * 0 ,0 1 k o d p uža od čelika, a p u žnog k o la o d bronce, pažljive izrade, kod visokih b rzin a klizanja i tekućeg trenja. * 0 ,0 2 5 k o d kaljena i b ru šen a puža, a p u ž n o g k o la o d bronce, prosječne kvali tete izrade, * 0 ,1 k o d puža i p u žnog k o la o d sivog liva, n eo b rađ e n e izvedbe.

Sile na pužnom kolu: obodna sila:

aksijalna sila:

radijalna sila:

F l2 = Fal

Fa2 = F a

Fl2 = F ti

(413)

(414)

(415)

Kod pužnih prijenosnika vladaju slični odnosi kao kod vijaka za pokre tanje (vidi 2.2.2. na str. 105). Uzdužnim gibanjem bokova gubi se trenjem dio pogonske snage P l . Zbog toga je odvedena snaga P2 odgovarajuće m anja od dovedene P Budući da treba uzeti u obzir još i iskoristivost valjanjem bokova i trenjem u ležajima (vidi 9.4. na str. 356), bit će za pužni prijenosnik ukupna iskoristivost f/s rj

tan y n ^ r i s - n ^ ----- ------- - rj tan (y + Q)

iskoristivost vijačnog djelovanja, iskoristivost v aljan ja b o k o v a i tren ja ležaja

n r/» m a

Q

d

(416)

n a C tr

Kod y « 4 5 ° postiže se najveća iskoristivost. Tako velik kut uspona zahtijeva viševojne puževe.

397


Ako je zadana snaga P 2 koja se odvodi, onda je pogonska snaga

P i = P 2/rjg= T l -a>x

(417)

u W ; pri tome je T x u N m nazivni okretni moment puža 1, a ojx u rad/s njegova kutna brzina. Ako je pužno kolo pogonski dio, tada je iskoristivost */s= tan (y —e')/tan y Ako je dolazi do samokočivosti. U tom slučaju nije moguće pokre nuti puž bilo kako velikim okretnim m om entom na pužnom kolu! Samokočivost je ipak poželjna, kako bi se spriječilo da kod eventualnog isključenja pogona zbog opterećenja pužnog kola ne dođe do njegova okretanja.

9.12.3.

Oblikovanje puževa i pužnih kola

Cilindrični nastavak puža prom jera ds (si. 339 a) opterećen je na savijanje i uvijanje. Dim enzionira se obično samo prem a naprezanju na uvijanje s tim, da je xtđ = 1 2 N /m m 2. Dalje se računa sa čvrstoćom oblika (vidi 4.3.3. na str. 178). Izbor srednjeg prom jera uzima se približno d x 1,5 ds, a kod

a) puž s v ratilo m o d je d n o g dijela (p u ž n o v ra tilo ); b) naklinjeni puž

puževa naklinjenih na vratilo (si. 339b) d xK 2 d s. K ada se konačno usvoji d x, moguće je prem a D IN 3976 izvršiti (tablica 140 na str. 393), izbor pužnog broja zF. Općenito se uzima duljina puža širina pužnog kola m b

b 1^ 2 m y j z 2 + l =\Jd%2 —d\ b2x b + 2m=y/d%1—d l + 2m

aksijaln i m odul, k o risn a širina z u b a p re m a si. 400a.

Kao orijentaciona vrijednost uzima se b2K 0 , S d x.

(418) (419)


398

Pužna kola od lakog m etala ili od legura cinka m oraju se izraditi šire (si. 400b). Ako zubi pužnog kola m oraju biti izrađeni od visokovrijednog materijala, dobrih kliznih svojstava (npr. od bronce), onda se vijenac od takva m aterijala ili naprešava ili spaja vijcima sa glavinom od sivog ili čeličnog liva (si. 400, c i d). Pužna kola od sivog liva (si. 401) oblikuju se na istim principim a kao i čelnici (vidi 9.2., na str. 348).

Slika 400. Izvedba vijenaca p užnih kola a) sivi liv; b) odlivak od lak o g m eta la ; c) n a p re ša n ; d) spojen vijcim a

Slika 401. P u ž n o kolo o d sivog liva

Slika 402. F a k to r b ro ja zubi za p užne prijenosnike

9.12.4. Nosivost, izbor maziva

Jedan od nedostataka pužnih prijenosnika je njihova loša iskoristivost. O na 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 na leži daleko iznad granice zaribavanja.


399

Proračun normalnih pužnih prijenosnika sa ug^ 8 m/s vrši se prema iskustve nom faktoru opterećenja

C=

F, 2 — Z ■b ■p

(420)

C u N /m m 2 fa k to r opterećenja, F,2 u N o b o d n a sila p u žnog k o la p rem a jed n a d ž b i (413) o d n o sn o (410), Z fa k to r b io ja zubi p rem a si. 402, b u mm p u mm

k o risn a širina z u b a = \ / d 2, - d \ , aksijalni korak.

Dopuštene vrijednosti faktora opterećenja Cdop prem a tablici 141. One važe za norm alne pužne prijenosnike u trajnom pogonu, s tem peraturom ulja 70°C. Prema brzini klizanja i postojećem faktoru opterećenja izabire se odgovarajuće ulje za podmazivanje (tablica 141). Visokoučinski prijenosnici s visokim brzinama klizanja i tlačnim podm azi vanjem, kaljenim, brušenim i lepovanim bokovima čeličnih zuba puža, visokoopteretivim m aterijalom pužnih kola, s rebrim a za hlađenje na kućištu prije nosnika, ili hlađenjem cirkulacionim uljem, mogu se jače opteretiti. Računaju se na Hertzovo naprezanje

crH=

l~Ft7

Z H- Z M- Z e

(421)

Tablica 141. Dopuštene C-vrijednosti za normalne pužne prijenosnike u trajnom pogonu (u intermitirajućem pogonu može se računati sa 1,3 do 1,5 puta većim vrijednostima) i potrebna viskoznost maziva vM

M aterijal i izvedba čeličnog puža

D IN 16 M nC r 5 (C. 4320) ili D IN C 15 (Č. 1220) bokovi cementirani i kaljeni na 600 HB, brušeni

Materijal pu žnog kola ozna ta po D IN-u po JUS-u GZ-SnBz 12

C. CuSnl2

8

4,5

2,5

8

9,5

12,5

G-SnBz 12

P. CuSn 12

6,5

3,5

2

6,5

7,5

10

GK-AlSi 10 Mg G K-A lCu 4 TiMg

K. AlSi 10 Mg * P . AlCu 5 TiMg

6,5

4

2

6,5

8,5

11

GB-ZnAl 4 Cu 1

-

3,5

2,5

1,5

4

5

7

SL 20, SL 25

4,5

2

-

-

-

-

GG-20, GG-25 D IN C 4 5 (Č . 1530) poboljšan, bokovi brušeni

D IN C 45 (C. 1530) poboljšan ili D IN St 70 (Č. 0745) bokovi brušeni

Faktor pterećen; * Cdop u N /m m 2 podmazi vanje um akanjem tlačno podmaz švanje kod p# u m/s 4 4 8 1 8

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

C N /m m 2

<2

<3 3 . . . 10 >10

90 . . . 150 1 5 0 ... 230 230 . . . 300

SL 20, SL 25

Viski)znost vJ0 u cSt ulja za podmazivanje kod vt u m/s 2 ...6 6 . . . 10 6 0 ...9 0 9 0 ... 230 150. . . 230

40 . . . 60 6 0 ...9 0 100 . . . 150

10 30 . . . 45 4 0 ...6 0 6 0 ...9 0


400 o H u N /m m 2 F ,2 u N

H ertzo v o nap rezan je b okova u kin em atsk o m p o lu C, o b o d n a sila pužnog k o la p rem a jed n a d ž b i (413) o d n o sn o (410),

b u mm d2 u m m ZH

k o risn a širina z u b a = \ / d l l —d 2l , diob en i pro m jer p u žnog kola, fa k to r o b lik a b o k a p rem a tablici 142,

Z M u v 'N /m m 2 fa k to r m aterijala p re m a tablici 142, ZE fa k to r stu p n ja pre k riv a n ja p rem a tablici 142.

U tablici 142 dane su, osim toga, vrijednosti dopuštenog Hertzovog napre zanje
9.13. Bučnost u radu zupčanika i mogućnost njena smanjivanja N astojanja da se zupčani prijenosnici konstruiraju tako da rade bez buke, dovela su do mnogih istraživanja o uzrocima nastajanja buke. Ova istraživanja ne mogu se još smatrati završenim. I pored točno održanih dopuštenih odstupanja mjera i kvalitete površinske obrade, može se desiti da prijenosnici u radu izazivaju nedopuštenu buku. Prem a kvaliteti ozublje nja dolazi do odstupanja od teoretskih vrijednosti: oblika boka, koraka zah vata, uzdužne linije boka. Zbog toga dolazi do m anjih ili većih netočnosti u radu, kao posljedica odstupanja sprezanjem. Tome treba dodati deformacije zubi i vratila djelovanjem sila koje se prenose, a koje na taj način povećavaju Tablica 142. F aktor oblika boka Z H, faktor materijala Z M, faktor stupnja prekrivanja Z t i dopuštene vrijednosti Hertzova naprezanja crtMop za visokoučinske pužne prijenosnike cirkulaciono podmazivane Faktoi oblika boka Z H za ZA. i ZN puževe pri 18°

15°

20“

1,84

2

¥

5°

i
4,35

3,4

2,4

I

1,77

2V

25°

30°

1,67

1,61

1,52

F i ktor oblika boka Z H za IK i ZE puieve pri y = 30 25° 15° 20° 2

1,52

1,61

1,77

|

35°

|

1,46

|

40

45”

1,44

1,42

Faktor materijala Z M u j/N /m m 2 kod pužnih ko a od SnBz

| i 1 |

220

AlSi, AlCu legura

ZnAl legura

200

190

F aktor stupojj prekrivanja Z , pri y= i. 1.0 1.5 2.0 2.5

2" 1 0,82 0.71 0,63

5C 1 0,82 0,71 0,63

M aterijal i izvedba puža

D IN 16 M nCr 5 (C. 4320) ili D IN C 15 (C. 1220) cementiran i kaljen na 600 HB, bokovi bruseni i lepani

10° 0,99 0,81 0,71 0,63

15r 0,98 0,80 0,70 0,62

20°

I

0,97 0,79 0,69 0,61

25c 0.96 0,78 0,68 0,60

Materijal p jžnog kola po D IN-u po JUS-u

|

30°

35c

40

45°

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

Dop ušteno H ert zovo naprez anje ffHdtop u N/mm 2 pri vg u m/s 15 13 11 8

GZ-SnBz 12

C. CuSn 12

500

520

540

550

GK-AlSi 10 Mg GK -A lCu 4 TiMg

K. AlSiMg P. AlCu 5 TiMg

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 om enta’, koja dovode do vibracija dijelova prijenosnika. Ako ove vibracije imaju visoku frekvenciju, izazivaju buku. K ada zub ulazi u zahvat ili izlazi iz zahvata javlja se tzv. udar zahvata. K ada dodirna 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 b o m b ira n o m uzdužnom linijom b o k a (ko rek cijo m bočne linije)

Mjere za smanjenje buke u radu zupčanika bile bi: 1. Bombiranje bokova (korekcijom bočne linije, si. 403), u cilju smanjenja udara kod ulaza zubi u zahvat. 2. Izbor takvog broja zubi zupčanog para 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 potreba kosog ili zakrivljenog ozubljenja, da bi se omogućilo postepeno opterećenje i odterećenje zuba. 5. U potreba m aterijala visokog stupnja prigušenosti za pužna kola, kao što su plastične mase, ili punjenjem šupljina glavine m asam a koje prigušuju zvuk. 6. Ukrućenje kućišta prijenosnika pomoću rebara i si. 7. U potreba krutih vratila. 8. K ruta uležištenja vratila, s najm anjom mogućom zrašnošću u ležajima.

2o ttcm ent! strojeva

10.

PLANETARNI PRIJENOSNICI

10.1. Karakteristike, upotreba Prijenosnike dijelimo općenito na tzv. standardne i planetarne. K od stan dardnih rotiraju svi zupčanici samo oko vlastitih osi, koje su nepomično uložene u kućištu ili postolju. K od planetarnih nekoji članovi prijenosnika, tzv. sateliti, vrše dva istodobna gibanja, rotiraju uloženi u tzv. držaču, koji također rotira oko 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 mogu biti čelnici i stožnici. Planetarni prijenosnici nalaze u suvremenim konstrukcijam a, kao što su m otorna vozila, alatni strojevi, transportni uređaji, sve veću primjenu. Snaga koja se dovodi tzv. sunčanom zupčaniku dijeli se na onoliko zupčanika koliko ima satelita. To om ogućava niže opterećenje pojedinih zupčanika, a time manje module i potrebno izravnavanje masa. Planetarnim prijenosnicima treba manji prostor. Om ogućuju simetrične izvedbe i više prijenosnih omjera. Oni omogućuju prijenos različitih pogonskih okretaja na jedno gonjeno vratilo, odnosno 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. Pogodne konstrukcije planetarnih prijenosnika omogućuju i dobru iskoristivost. Sunčani ili centralni zupčanik ne treba da bude 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 m anju brzinu vrtnje, kao što je to slučaj kod prijenosnika plinskih turbina. Planetarnim prijenosni cima mogu se postići vrlo visoki prijenosni omjeri, do ¿=10000. Svakako da je u tom slučaju iskoristivost niska. Planetarnim prijenosnicima izvedenim kao m ultiplikatori mogu se na gonjenoj strani ostvariti visoke brzine vrtnje. Planetarni prijenosnici mogu se izvoditi kao tzv. diferencijali, tj. mehanizmi sa dva stupnja slobode, koji se upotrebljavaju kod alatnih strojeva da bi se ubrzala povratna (neradna) gibanja, a kod dizalica da bi se omogućio veći broj brzina dizanja.

10.2. Jednostavni planetarni prijenosnici N a 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. D a bi se mogli računski utvrditi prijenosni

410

10. P lanetarni prijenosnici

omjeri triju gibanja zupčanika, 1 i 2 i držača S, m oraju 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. Kod stožnika određuje se smjer gibanja prom atranjem zupčanika s vrha stošca.

Slika 404. Je d n o sta v n i p lan e tarn i prijenosnici a) p ogon čelnicim a, sunčani (centralni) z u p čan ik 1 s vanjskim ozubljenjem ; b) p ogon čelnicim a, sunčani z upčanik 1 s u n u tarn jim o zu bljenjem ; c) pogon stožnicim a s vanjskim ozubljenjem .

Zamislimo li da su na si. 404 sunčani zupčanik 1 i satelit 2 čvrsto po vezani s držačem S, bit će brzine vrtnja oko osi držača S svih članova jednaki: ns —nl —n2. Ako sada zamislimo da zupčanik 2 nije više povezan s držačem S (kao što je to i u stvarnosti), a da zupčanik n1 stoji, valja se pri okretanju držača S zupčanik 2 po ziipčaniku 1. Brzinu vrtnje zupčanika 2 oko osi vrtnje držača S dobit ćemo ako brzini vrtnje ns (držača S) dodam o ± n s (z1/ z 2). Znak plus odnosi se na vanjsko (si. 404 a i c), a minus za unutarnje ozubljenje zupčanika 1 (si. 404b). Okreće li se sada još i zupčanik 1 brzinom vrtnje n 1 (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 jednak smjeru vrtnje zupčanika 1), porast će brzina vrtnje zupčanika 2 oko osi držača S još za ± « j (Zj/z2). I ovdje znak minus označava unutarnje ozubljenje zupča nika 1. Konačna brzina vrtnje zupčanika 2 oko osi vrtnje držača S bit će, prem a tome:

411

10.2. Jednostavni prijenosnici

brzina vrtnje satelita oko osi držača

z z n2 = ns± « s — + nl — Zl 22

(422)

brzina vrtnje satelita oko vlastite osi za prijenosnike sa slike 404a i c n2s = n2 - ns = T - ( ns - n i) za prijenosnik sa slike 404b

«2 u s _1 n, u s - 1 nt u s~ 1 n 2a u s _1 z ,, z 2

b rzin a vrtnje sa telita 2 o k o osi d ržača S, b rzin a vrtnje d ržača S. brzina vrtnje su n čan o g z u p ča n ik a 1, b rzin a vrtnje satelita o k o vlastite osi, brojevi zuba su n čan o g z u p ča n ik a i satelita.

Gornji predznaci vrijede za vanjsko, a donji za unutarnje ozubljenje zupčanika 1. 2 •n2=n2 n2 i i

B

- h - i T -n, - i 1

i

n3 3

trtoCS

a)

S lika 405. P la n e ta rn i prijenosnici sa dva p a ra zup čan ik a a) prijenosnici s čelnicim a i vanjskim o zubljenjem ; b) prijenosnici s čelnicim a i u n u tarn jim o zu bljenjem ; c) prijenosnici sa stožnicim a; d ) prijenosnici s jednim vanjskim i jed n im u n u tarn jim ozubljenjem

Planetarni prijenosnici, prem a si. 405 imaju najmanje dva sunčana zupča nika. Pri tome može jedan član biti držan (jedan ili drugi sunčani zupčanik

412

10. Planetarni prijenosnici

ili držač), a drugi gonjen. M ogu biti gonjena i dva člana potpuno neovisno, treći dobiva tada gibanje zavisno od oba gonjena člana, (diferencijal). Na si. 405 d prikazan je planetarni prijenosnik sa sunčanim zupčanicima 1 i 3, satelitom 2 i držačem S. Sunčani zupčanik 3 ima unutarnje ozubljenje. N a glavnoj osi okretna su tri člana, 1, 3 i S, s brzinam a vrtnji n1; n3, ns. U prikazanom primjeru postoje dva stupnja slobode, pa je to dijerencijal. Iz brzina vrtnje nlt n3, ns, mogu se dva birati, a treći izračunati iz kinematske zavisnosti f ( n l , n3, ns) = 0. Ako se jedan od članova učvrsti u kućištu ili postolju, dobiva se planetarni prijenosnik. Jednadžba f ( n 1, n3, n j —0 može se najlakše riješiti prema prijedlogu Willisa na taj način, da će se prom atrač planetarnog prijenosnika (si. 405 d) nalaziti na držaču S. O n će u tom slučaju vidjeti planetarni prijenosnik kao standardni prijenosnik. Relativna brzina vrtnje članova 1 i 3 bit će u odnosu na držač S, (n1—ns) i (n3 —ns), a njihov omjer z 3j z y. Prigodom pisanja jednadžbe treba obratiti pažnju na predznak. Naime, pri danom smjeru vrtnje sunčanog zupčanika 1, u odnosu na držač S, (n^^ —n j, imat će sunčani zupčanik 3, u odnosu na držač S, (n3 —n j suprotan smjer gibanja. Prem a tome: prijenosni■ omjer u, n} nt z„

u s"1 u s~ ’ u s~ 1 zi

^1 «s - i------= —Z -3 n3- n s z,

/ (423)

' b rzin a vrtnje su n čan o g z u p ča n ik a 1, brzina vrtnje su n čan o g z u p ča n ik a 3, brzina vrtnje d ržača S, brojevi z u b a sun čan ih zu p ča n ik a 1 i 3.

Iz gornjeg proizlazi za dijerencijal z 1n1+ z 3/i3 = (z1+ z 3)n s

(424)

«i + — n3 = ( l + ~ ) ns

(425)

Zi

V

zi J

Ako je zupčanik z3 učvršćen (n3 = 0), dobiva se planetarni reduktor u pogonu preko sunačnog zupčanika 1, a planetarni multiplikator u pogonu preko držača S. U tom slučaju je: prijenosni omjer planetarnog redaktora . nx Z j+ z 3 z3 t = - i = - -----^ = 1 + —

«.

zt

«i

(426)

Budući d a je z 3> z l prijenosni omjer / = — > 2 . Praktički se uzima da je prijenosni omjer u granicam a i = 2,5 do 10.

413


Brzina vrtnje satelita 2 (zapravo njegov relativni odnos prem a držaču): relativna brzina vrtnje satelita 2 prema držaču n2s = — K - « s)

(427)

Z2

Ako je dobiva se u pogonu preko z 3 reduktor, a multiplikator u pogonu preko držača: prijenosni omjer reduktora kod n ,= 0 i pogona preko z 3 I-= ^ = zi _ t _z3 = 1+ fjL «s *3 z3

(428)

Praktički se uzima da je prijenosni omjer u granicama ¿=1,1 do 1,7. Za satelit 2 je: z, n 2 s~ — (n 3 ~ ns)

brzina vrtnje satelita 2

(429)

Z2

Za planetarne prijenosnike sadva para zupčanika prikazana na slici 405 a, b, c kod kojih je « 2 = «4 , sobzirom da zupčanici 2 i 4 imaju zajedničko vratilo, vrijede jednadžbe [vidi jednadžbu (422)]: brzina vrtnje satelita 2 i 4 planetarnih prijenosnika sa 2 para zupčanika / , zA _Z ! n2 = n 4 .-n s \ 1 ± — + — n t (430) \ - Z3 Z4 J

+ —

Z4

»3

Iz toga proizlazi: brzina vrtnje centralnog zupčanika z 3 i brzina vrtnje satelita oko vlastite osi «2s = tUs ZlZ4-\ Z 1 Z4 n3 —ns 1 + ------ ± « i Z2 Z3 ) z2 z3 Z\ Z3 i

« 2 S= « 4 S = ±

« 2, «4 u s ~ 1 ns u s ~ 1 n i,n 3 u s“ 1 « 2s, n i s u s ' 1 zt,z 3 z 2 , za

Z2

,

(« s-«l)= ±

Z4

(431)

(«3-«s)

b rzin a vrtnje satelita 2 i 4 n a zajedničkom vratilu, brzina vrtnje d ržača S, b rzin a vrtnje c en traln ih z u p čan ik a z i i z 3 brzine vrtnje satelita o k o vlastitih osi, broj zubi c en traln ih z u p čan ik a 1 i 3 broj zubi sa telita 2 i 4.

G ornji predznaci vrijede za vanjsko, a donji za unutarnje ozubljenje.

414 Tablica 143. Najvažniji tipovi planetarnih prijenosnika s čelnicima i stožnicima

IO. Planetarni prijenosnici

415


Prem 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 nadžbam a danim u tablici 143 mogu biti umjesto broja zuba upisani i polumjeri diobenih kružnica, jer je r =

. M oduli pojedinih zupčanih parova dvostepe-

nih i višestepenih planetarnih prijenosnika ne m oraju biti jednaki. O d tipova prikazanih u tablici 143 najčešće se upotrebljava tip 1AI s većim brojem simetrično raspoređenih satelita, uz uvjet da z l + z 3 bude cio broj i djeljiv s brojem satelita. Analitičko rješavanje gibanja može se provjeriti i grafički. N a slici 406 prikazan je način grafičkog rješavanja gibanja planetarnog prijenosnika 1AI. U točkam a dodira pojedinih članova nanose se na odgovarajućim polumjeri ma, nacrtanim u mjerilu, izračunate vrijednosti odgovarajućih obodnih brzina (također u mjerilu) v1= r 1 ■(o1, v3 = r3 a>3, u smjeru koji odgovara smjeru vrtnje. Povlačenje zraka 1, 2, 3 i njihova produženja omogućuju da se iz sličnosti trokuta očitaju brzine vrtnje. D okaz da linija GH na razm aku h od apscise na koju se nanose obodne brzine, predstavlja zaista brzine vrtnje pojedinih organa prijenosnika, vidljivo je iz slike 406.

Slika 406. P lan brzina i brzina vrtnje p lan e tarn o g prijen o sn ik a 1 AI, a k o se rad i o: a) diferencijalu sa dva stu p n ja slobode; b) prijen o sn ik u pri ns = 0 ; c) p rijenosniku pri n 3 = 0 ; d) prijen o sn ik u pri n i = 0

Iz sličnosti trokuta r3 n 3 i trokuta h n3 3', za točku B dodira satelita 2 i centralnog zupčanika 3, dobiva se odnos: 13 =h

odnosno /i = --3--^

Budući da je v3 = r3 - n3 proizlazi da je h = 1. Prema općoj jednadžbi h- v = r- n dobiva se da linija GH na razm aku h od apscise predstavlja brzine vrtnja pojedinih organa prijenosnika.

416

10. Planetarni prijenosnici

Jednadžbe u tablici 143, izražene pomoću brojeva zubi, vrijede samo za N U L T E parove. Ako su to V- NULTI ili V-parovi zupčanika planetarnih prije nosnika, treba u jednadžbam a, a i pri grafičkom crtanju, upotrijebiti polumjere kinematskih kružnica. Moguće je da kod prijenosnika 2AA i 2AI bude 2 2 = 2 4 , a da r2=hrA. Na slici 407 prikazanje planetarni prijenosnik 1AI s brojevima zubi z l , z 2, z i na razm aku osi a, pogonskim kutovima zahvatne crte a wi, a w2, 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 pomak profila. Polazi se od zadanog modula, pom aka .Kj (npr. 0,5) i x 3 (npr. nula ili mali pozitivni pomak, što poboljšava zahvat). Četiri nepoznanice: a, a wl, a w2 > x 2 , proizlaze iz četiri slijedeće jednadžbe: Z 1 -f- Z 2

cos xw, = — -— ni c o s a 2a

(432)

x 1+ x 2= | - 1 t ^ - ( e v a wl- e v a ) 2 tan a

(433)

cos a w

(434)

x 2- x 3

Slika 407. P la n eta rn i prijen o sn ik 1 A1 na kojem tre b a izvršiti p o m ak profila

2 u 0 zw u x i,.X 2 zi,:i,Z 3 ev x, ev a w a u mm

2

—■m ■cos a 2a

2 tan a

(ev a - ev a w2)

(435)

izradni k u t z ah v atn e linije, pogonski kut z ah v atn e linije, fak to ri pom aka, brojevi zuba zupčanika, evolventne funkcije izradnog i p o gonskog k u ta z ah v atn e linije (vidi str. 516) razm ak osi.

Odgovarajućom transformacijom mogu 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 momenti potrebno je nacrtati sile koje djeluju na satelit, a ove m oraju biti međusobno u ravnoteži. To su sile koje djeluju na zube u točkam a zahvata i reaktivne sile na držaču. Uzete su u obzir samo obodne kom ponente, jer radijalne ne utječu na okretne momente. Za prikazani tip 1AI iznosi F ti = Tt 3 , a Fts = Fn + F t3 = 2Fti. Prem da je na slici 408b prikazano da je ns = 0, na si. 408c da je n3 = 0, a na si. 408đ da je « i= 0 , slika djelovanja sila na satelit z 2 ostaje nepromijenjena. To vrijedi i kada se sva tri vratila okreću, 408 b.

417

10.3. Sile, mom enti i snage

Prema uvjetima ravnoteže m ora suma svih m om enata koji djeluju izvana biti jednaka nuli, s tim da su momenti koji djeluju u smjeru okretanja kazaljke na satu pozitivni, a oni suprotni negativni: (436) (437) (438) gonjeni moment

(439)

7 j, Tj, Ts u N m o k re tn i m om enti, F t l , F l3, F u u N o b o d n e sile, r u r 3, rs u m p o lum jeri k inem atskih kru ž n ic a i d ržača.

Pogonskim momentima označavamo one kod kojih vektori obodnih sila (na satelit) i odgovarajućih obodnih brzina imaju isti smjer. Gonjenim momen tima označavamo one kod kojih vektori obodnih sila i brzina imaju suprotan smjer.

Slika 408. P la n eta rn i,p rije n o sn ik 1AI a) sm jer g ib an ja pojedinih o rg a n a a k o rad i k a o diferencijal; b) sile koje se javljaju n a satelitu z 2 a k o je z x pogonski, z 3 gonjeni, a ns = 0 ; c) sile koje se jav ljaju na satelitu z2 a k o je z l pogonski, S gonjeni, a n 3 = 0; d) sile koje se jav ljaju n a satelitu z 2 a k o je z3 pogonski, S gonjeni, a n t = 0

Ako se zanem are gubici, m ora i suma svih snaga biti jednaka nuli; suma snaga

pogonska snaga

P l + P 3 + Ps = 0

(440)

7j • a>j + T3 ■co3 + Ts ■o)s = 0

(441)

Pi = F tl ' r i

(442)

'£¿>1 y

P3 = F l 3 r 3 a)3^ F a - r 1 — -a>3 r

gonjena snaga p>u W co,, co3, (os u ra d /s 27 Elementi strojeva

(443)

1

(444) snage, k utne brzine.

¡0. Planetarni prijenosnici

418 10.3.2. Kada se gubici uzimaju u obzir

Prema jednadžbi (427) satelit 2 vrši relativno gibanje u odnosu na svoju os uloženu u držaču. Zbog toga se javlja relativno visoka prividna snaga, koja snizuje iskoristivost planetarnih prijenosnika. Ukupan gubitak snage prijenosnika 1AI, slika 408: gubitak snage

P Guk=

12

(445) ^ L s ,3

obodnabrzina satelita oko vlastite osi vr2 = 2r2 ■n ■n2s

(446)

odvedena snaga

P 2= p i _

(447) (448)

iskoristivost

^>Guk = ^>l (1 ~ ûk) P 1 — = ---------- p— *2 +

Ciuk

j

i449)

' Ciuk

P2 Povk u W vt2 u m /s P2 u W rjz rjL2 rjLs 3 n 2s u s ~ ‘ r2 u m

u k u p n a sn ag a koja se gubi, o b o d n a brzina satelita 2, od v ed en a snaga, gubici u zubim a, gubici u ležajim a satelita 2, gubici u ležajim a d ržača i su n čan o g z u p čan ik a 3, relativna b rzina vrtnje sa telita 2, k inem atski pro m jer satelita 2.

10.4. Pregled prijenosnih omjera i mogućnosti planetarnih prijenosnika 1AI i 2AI U tablici 144 dan je pregled prijenosnih omjera planetarnih prijenosnika 1AI i 2AI. Ako planetarni prijenosnik ima tri vratila, od kojih dva mogu biti pogonska, a jedno gonjeno ili jedno pogonsko, a dva gonjena, mogu se zadržavanjem jed nog od vratila, ili bez zadržavanja jednog od njih, ostvariti 12 različitih kom bina cija (vidi tablicu 145). h/3~ l + i N a slici 409 prikazani su pomoću dijagram a prijenosni omjeri Slika 409. Z avisnost prijen osnih o m jera

*uk> k/s

j uk = i +

ls / 3 -

i+ r

11 /3 —

*■

419

10.4. Pregled prijenosnih omjera Tablica 144. Pregled prijenosnih omjera 1AI

2AI

Za 1AI je prijenosni omjer standardnog prijenosnika

JL

n2 h

h

h

S

n2

i =z3/"t

. r F s

h

23

23 • Z2

nj

ni

za 2AI

ns

nt

Hl

24-2r

IAI

N epokretan organ

2AI

jednadžba

veličina

jednadžba

veličina

1+zt

2,7 do 8

1 + ^ V Z4

2 do 12

¡* = 1 + 1

0,5 do 0,92

i i,/3==TT7

3

1 1

1+^

Z2' Z3

_ f*

S

1

0,65 do 0,88

zl 1+ — 23

V Z3

- 1 .7 do - 7 .0

“i

- 1 ,0 do - 1 1 ,0

'1/3=-'

Zl ' Z4

Tablica 145. Mogućnost ostvarenja kombinacija ulaza i izlaza snage i gibanja

*3==0

=0 ulaz

1

3

Izlaz

3

1

1 s

s

jedno pogonsko dva gonjena

dva pogonska jedno gonjeno

rt!=0 3

S

1i 3

1i S

S

3

S

3

3

iS 1

1

3

S 3

1 i S

3

iS

10.5. Planetarni prijenosnici sa stožnicima Iz poglavlja 10.2, si. 404 i 405, vidjeli smo da za jednostavne planetarne prijenosnike, planetarne prijenosnike s čelnicima i stožnicima, vrijede za proračun prijenosnih omjera iste jednadžbe [(422), (423), (425), (430), (431)]. Pri gradnji vozila nalazi prim jenu diferencijal sa stožnicima prikazan na si. 410, kod kojega postoje slijedeće mogućnosti gibanja: a) Ako se okreću istodobno u suprotnom smjeru zupčanici z x i z3, rotira držač S razlikom kutnih brzina a> u istom smjeru sa zupčanikom, koji se okreće većom brzinom vrtnje (si. 410 a). Ako su kutne brzine zupčanika Zj i z3 jednake, ns = 0. b) Okrećemo li držač S i zupčanik z 1 u istom smjeru, brzina vrtnje zupčanika z3 jednaka je dvostrukoj brzini vrtnje držača S, umanjenoj za brzinu vrtnje zupčanika z v Okreće li se z x dvostruko brže od držača S, zupčanik z3 stoji. 27»

420

10. P lanetarni prijenosnici

c) Okreću li se držač S i zupčanik z { suprotno jedan drugome, okreće se zupčanik z3 u smjeru okretanja držača dvostrukom brzinom vrtnje držača, uvećanom za brzinu vrtnje zupčanika z t . O no što je rečeno u točkam a b i c vrijedi odgovarajuće i za okretanje držača S i zupčanika z3.

za /Jy =0 'f-3

3'2

Slika 410. D iferencijal sa stožnicim a p rik az an planom brzina za slučajeve a ) n s = 0; b) n , > n 3, n 3> n, uz isti sm jer v rtnje; c ) n , = 0

d) Zadržava li se držač, okreću se zupčanici z x i z3 istom kutnom brzinom, ali u suprotnom smjeru, bez obzira da li se pokreće z i ili z3. e) Okreću li se istodobno zupčanici z, i z3 u istom smjeru ništa ne zadrža vajući, okreće se i držač S u istom smjeru brzinom vrtnje koja odgovara aritmetičkom prosjeku: « l + «3

(410 b)

f) Okreće li se zupčanik z3, a zadržava z t , okreće se i držač S u istom smjeru, ali samo polovinom brzine vrtnje zupčanika z3 (410c) g) Okreće li se držač S, a zadržava zupčanik z3, okreće se zupčanik z x dvostrukom brzinom vrtnje.

11.

TARNI PRIJENOSNICI

11.1. Općenito Kod tarnih prijenosnika prenosi se gibanje od jedne tarenice na drugu samo trenjem dodirnih površina. Zbog toga može kod tarnih prijenosnika doći do proklizavanja, a i puzanja. Najjednostavniji oblik tarnog prijenosnika su dvije tarenice u obliku valjaka (si. 411). Pogonska tarenica 1 tlači silom f N na gonjenu tarenicu 2. Time se silom trenja F R= Ft = p ■F N omogućava prenošenje okretnog m om enta 7j i njegovo pretvaranje u omjeru polumjera tarenica

Razlikujemo tarne prijenosnike sa: a) konstantnim prijenosnim omjerom, b) s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera, c) s mogućnošću reverziranja gibanja. Tarni prijenosnici odlikuju se jednostavnom izradom, malim razmakom osi i niskim troškovim a održavanja.

Slika 411. O snovni principi ra d a tarn ih p rijen o sn ik a s paraleln im vratilim a

Proklizavanjeje određena mogućnost zaštite protiv preopterećenja. K onstruk tivno se mogu vrlo jednostavno oblikovati prijenosnici s mogućnošću konti nuirane promjene prijenosnog omjera. N edostatak tarnih prijenosnika je puza nje, koje se ne može izbjeći, te potreba za relativno velikim tlačnim silama, što opet izaziva visoko opterećenje ležaja. Vijek trajanja tarnih prijenosnika i snage koje se mogu prenositi zavise od svojstava materijala tarenica (tvrdoća, čvrstoća, otpornost na trošenje).

11. Tarni prijenosnici

422

11.2. Tarni prijenosnici s konstantnim prijenosnim omjerom Služe za prijenos manjih snaga, kod malih razm aka osi. N a slici 412 prikazani su neki primjeri izvedaba prijenosnika s konstantnim prijenosnim omjerom.

Slika 412. T a rn i prijenosnici s k o n sta n tn im p rijenosnim om jerom a) ta rn i prijen o sn ik s tare n ic a m a u o b lik u v a ljk a ; b) ta rn i prijenosnik sa stožastim tare n ic a m a ; c) ta rn i prijenosnik s pom oćnim ta re n ic a m a ; d) ožljebljenje tarenice

N a prijenosnicima prikazanim na slici 412 a i b ostvaruje se sila kojom tarenice pritiskuju jedna na drugu pom oću opruga. Zbog toga tarenica na koju djeluje opruga m ora biti pokretljiva. K od stožastih tarenica prijenosni omjer i = n1/n2=ztan a (kod kuta koji zatvaraju osi vrtnje 90°). Stožaste tarenice trebaju za prijenos jednako velikog okretnog m om enta m anju silu pritiska tarenica. Tarni prijenosnik prem a slici 412c omogućuje da obje tarenice budu čvrsto uležištene, a silu pritiska tarenica stvaraju pomoćne tarenice. D a bi se smanjilo opterećenje ležaja upotrebljavaju se ožlijebljene tarenice, si. 412c (kut žlijeba a s ; 30 do 40°). Sila pritiska ožlijebljenih tarenica iznosi: f a = f 'n F( u N F'n u N

sin a/2

(450)

sila p ritisk a tarenica, k o m p o n e n ta sile pritiska, k o ja djeluje o k o m ito n a b o kove žlijeba,

Slika 413. T arn i p rijenosnik s k o n sta n tn im p rijenosnim om jerom i m ogućnošću au to m a tsk o g p rila g o đ av a n ja sile p ritisk a taren ica na snagu k o ja se prenosi

Suvremene konstrukcije omogućuju da se sile pritiska tarenica autom atski prilagođuju visini snage koju treba prenijeti (si. 413). M otor 5 zajedno sa

11.2. Prijenosnici s konstantnim prijenosom

423

pogonskom tarenicom 1 smješten je na postolje 3 okretno oko točke 03. Na drugom slobodnom kraju djeluje nastavljiva opruga 4. Dano rješenje vrijedi samo za naznačeni smjer vrtnje. Položaj okretišta 0 3 treba birati tako da kut (vidi si. 413) dobiven spojnicom D 0 3 i O j O j bude veći od kuta trenja q (kod tarenica s gumenim vijencem a « 4 2 do 45°). Sila opruge F OP dimenzionira se prema sili pritiska tarenica u stanju m irovanja F NO (ta sila iznosi oko 10 % pogonske sile pritiska tarenica) iz uvjeta ravnoteže: (451) F0P u N Fc u N F no u N / j , l2, /3 u m

sila opruge, sila k o ja proizlazi iz težine F g = G- g, n o rm aln a sila koja djeluje na liniji do d ira, pojedine udaljenosti p rem a slici.

Slika 414. P o č e tn o i p o g o n sk o stanje ta rn o g prijenosnika sa si. 413. a) p očetak gib an ja; b) p o g o n sk o stan je; c) grafičko utvrđivanje sile u ležaj u

U početku rada (si. 414a) raste obodna sila m otora FMOXpolagano, nastojeći da dosegne veličinu obodne sile potrebne za savladavanje otpora gonjenog stroja Fqtp (FMiiI <^Fotp odnosno sile prianjanja kod stavljanja u pogon F RO). U tom periodu kada FMOTm ora najprije doseći silu otpora FOTP nastojat će pogonska tarenica 1 da se nekako popne na gonjenu tarenicu, koja još stoji. To će dovesti do nagibanja okretnog postolja u smjeru strelice, oko okretišta 0 3 (si. 413). Ovom gibanju doprinosi i moment statora elektromotora suprotan u početku gibanja momentu rotora. U početku stoji na raspolaganju sila trenja FrQ— = Fno ' F- Spomenutim nagibanjem postolja povećava se sila pritiska tarenica, odnosno sila trenja F r = /i (FN+ F NO), dok ne dosegne F MOT= F OTP^ F R(si. 414b).

424


11.3. Tarni prijenosnici s mogućnostima kontinuirane promjene prijenosnog omjera N a si. 415 a shematski je prikazan tarni prijenosnik s tam nicam a u obliku kružne ploče i u obliku valjka, za razliku od si. 415 b, na kojoj jedna tarenica ima oblik stošca, a druga oblik valjka. N a slikama dane su i funkcionalne zavisnosti brzina vrtnje, okretnih m om enata i obodnih sila od položaja pokretljive tarenice.

ai

bi

Slika 415. T a rn i prijenosnici (varijatori) s m ogućnošću k o n tin u ira n e prom jene prijen o sn o g om jera a) taren ice u o b lik u kružne ploče i valjk a; b) tarenice u o b lik u stožnika i valjka

Tarni prijenosnik prikazan na si. 415a, jednostavna je oblika i nalazi zato primjenu i pored toga što je iskoristivost niska, a trošenje visoko. Pogon može uslijediti bilo od tarenice u obliku valjka bilo od kružne ploče. I kod tarnog prijenosnika prikazanog na si. 415b pogon može dolaziti od stožaste tarenice i od tarenice u obliku valjka. U prvom slučaju (si. 415a) je brzina vrtnje « 2 proporcionalna recipročnoj vrijednosti x, a u drugom je brzina vrtnje ni proporcionalna razm aku x. Tarenice mogu, osim prikazanih na si. 415, imati i drugačije oblike. Iz različitih mogućnosti izbora oblika tarenica i njihovog m eđusobnog položaja treba birati one kod kojih je puzanje, potrebna sila pritiska tarenica i time izazvano opterećenje materijala, najniže. N a izbor oblika rotacionog tijela tarenica postavljaju se slijedeći zahtjevi: a) Tijelo se m ora dati u odgovarajuće visokoj kvaliteti lako izraditi. b) Tangencijalno puzanje (vidi 11.4.), koje se posebno kod prijenosnika s moguć nošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera ne može izbjeći, treba d a je po mogućnosti što niže. c) Naprezanje materijala na mjestima dodira izazvano silom pritiska tarenica. treba da je po mogućnosti što niže.

11.4. Osnove proračuna

425

d) M ora postojati mogućnost ugradnje više jednakih rotacionih tijela, da bi se povećala mogućnost nastavljanja i prijenosa snage. Jednostavna rotaciona tijela dobivaju se ako 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. R azni oblici ro tac io n ih tarenica a) kru žn e ploče i valjak; b) stožac i šuplji stožac; c) stožac i ta n ju ra sta ploča; d) stožac i šuplji stožasti p rste n ; e) stožac i p rste n ; / ) stošci i v aljak; g) tan ju raste ploče i stošci; li) to ro id i k u g la; i) to ro id i kugla

11.4. Osnove proračuna Svi tarni prijenosnici mogu se svesti približno na sparivanje stožastih tijela. Dopunski stošci, koji se uzimaju kao osnova za proračun, dobivaju se tako da se pri dodiru u točki (si. 417 a) provlači kroz točku dodira D, a pri dodiru u liniji (si. 417b) kroz sredinu linije dodira, zajednička tangenta na rotacionu krivulju. Tangenta prolazi meridijalnim presjekom rotacionih tijela i siječe osi vrtnje u točkam a S t i S2. Tangenta je zajednička izvodnica

Slika 417. O pći p rik az tarn ih prijenosnika s m ogućnošću pro m jen e prijenosnog o m jera a) prijenosnik s do d iro m u točki; b) prijenosnik s d o d iro m u liniji

11. Tam i prijenosnici

426

dopunskog stošca i zatvara s osima vrtnje kutove S 1 i d2- Osi vrtnje sijeku se u točki S A pod kutom Z. 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 tarenicam a mogu primijeniti na prijenosnike s proizvoljnim oblikom tarenica. Cilindrične i pločaste oblike tarenica treba prom atrati kao specijalne slučajeve stožaca.

Prijenos momenta od jedne tarenice na drugu vrši setrenjem. Tarenice tlače jedna na drugu silom F N. O bodna sila F, koju je moguće prenijeti zavisi od sile F n i koeficijenta trenja p: F t= v F N-/r F N= v p 7j u N m d1 u m

je je je je

A v •p

(452)

. J L a l • v •p

(453)

stupanj iskorištenja (v = 0,75 d o 0,8), koeficijent trenja, ok retn i m om ent, srednji pro m jer po g o n sk e tarenice.

Sa slike 418 vidljivo je da se sila pritiska tarenica razlaže na komponente koje kao aksijalne i radijalne sile opterećuju ležaje. Veličine pojedinih kom po nenata iznose: F a

i=

f

n

' s in <51

F r i = F n -c o s c > i FN u N ^ A l’ F a2 u Fri> F r 2 u <5,, ¿2 u °

F a2=

F N • c o s 52

F r 2 = F n • s in

¿>2

n o rm a ln a sila, N aksijalne k o m p o n en te sile F N, N radijalne k o m p o n en te sile F N ku to v i koje zatv araju izvodnice stožaca i osi vrtnje.

(4 5 4 ) (4 5 5 )

427

¡1.4. Osnove proračuna

11.4.1. Elastično i diferencijalno puzanje, brzine klizanja, sile

Pri razm atranju brzina koje se javljaju u pojedinim točkam a na liniji dodira (vidi si. 418) razlikujemo tri slučaja: 1. Točke S a, S2 i SA poklapaju se. 2. Točke S 1; S2 i SA ne poklapaju se, ali se ne prenosi ni okretni moment. 3. Točke S t , S2 i SA ne poklapaju se, okretni moment se prenosi.

Slika 419. E lastično puzanje a) to k elastičnih deform acija p ovršin skih slojeva m aterijala pogonske i gonjene taren ice; b) to k n a p rez an ja površinskih slojeva m ate rijala tarenica; c) tok b rzin a p ogonske i gonjene tarenice

Ako se točke S j , S2 i SA pokla paju, onda su obodne brzine svake točke linije dodira m eđusobno jed agfffikut kontakta nake. Pri tome dolazi kod prijenosa i kut klizanja okretnog m om enta do tzv. elastičnog puzanja. N a si. 419a pokazan je tok elastičnih dejormacija površinskih slojeva materijala tarenica izazvanih napreza njem površinskih slojeva. Naprezanja (si. 419b) ne mijenjaju se u točki 1 početka dodira (si. 419a) nego tek od točke 2, kada sila trenja preostale površine nalijeganja, dana kutom xk, postane m anja od obodne sile. N a si. 419c prika zan je tok obodnih 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 obodne sile koju treba prenijeti. Zbog elastičnog puzanja, koje iznosi 0,5 do 1% obodne brzine, prijenosni omjer ne odgovara više omjeru gonjene i pogonske tarenice. Budući d a je elastično puzanje relativno nisko, može biti i zanemareno. To znači da se može iz geometrijskih veličina odrediti prijenosni omjer. O bodna brzina u dodirnoj točki D (si. 411), u sredini dodirne linije, proizlazi iz: di ^DI —^n? UD2 —~ ' CO, .

d,

OJ,

ojx d2 cl>2 d j

1’d i >

u m /s o b o d n e brzine u sredini d o d irn e linije, p ro m je r tarenica, to 2 u ra d /s k u tn e brzine tarenica 1JD 2n

di, d2 u m

(456) (457)

428


Ne poklapaju li se točke S l5 S2 i SA, obodne brzine jednake su tada samo u jednoj točki linije dodira. Tu točku nazivamo kinematskom točkom, a označujemo sa C. U svim ostalim točkam a dodirne linije obodne brzine međusobno su različite, pa nastaje tzv. diferencijalno puzanje. Posljedica ovog puzanja je trenje i gubici trenjem na mjestima dodira, čak i ako se ne prenosi okretni moment. Slika 420 prikazuje odnose brzina tarnog prijenosnika sa stožastim tarenicama, ako se ne prenosi okretni moment. U tom slučaju je brzina dodirne točke D jednaka za obje tarenice, pa u toj točki ne dolazi do klizanja.Ako se točka dodira D poklapa se kine matskom točkom C, onda je a»!

d:

ja ta rn o g p rije n o sn ik a sa stožastim taren icam a

Najveće brzine klizanja javljaju se na oba kraja dodirne linije i moraju biti zbog ravnoteže m eđusobno jednake. Brzine klizanja mogu se izračunati iz geometrijskih odnosa obiju stožastih tarenica. ^km ax

bm ax

(458)

^2m ax

ro i + ^ sin <5i

r02 + ^ sin S2Jo)2 2

(459) (460) (461)

m aksim alna brzina klizanja, m /s m aksim alne o b o d n e brzine, srednji p ro m je r sto žastih tarenica, roi > ro2 u m lD u m duljin a linije do d ira, toj, u>2 u rad/s i/s k u tn e brzine tarenica, k u t koji zatv ara ju izvodnice d o d irn ih stožaca i osi vrtnje, S u S2 u ° coD u rad/s je k u tn a brzina o k o d o d irn e to čk e D i o k o k inem atske točke C. prijenosni om jer. »k« . u m/s

flma*- «trna« “u

429


D a bi se dobila slika o toku brzina pri prijenosu okretnog m omenta u slučaju diferencijalnog puzanja, m oraju biti uzete u obzir i sile u dodirnoj točki. Zbog lakšeg razumijevanja pretpostavljam o u početku da djelovanjem kontaktnih pritisaka ne nastaju elastične deformacije dodirne linije, znači, pret postavljamo da je dodir u liniji. N a slici 421 prikazani su odnosi brzina i sila na mjestu dodira kad se moment ne prenosi. Pretpostavljam o da će se opterećenje ravnom jerno rasporediti po liniji dodira. Brzine klizanja daju, zajedno s opterećenjem po jedinici širine, sile trenja po jedinici širine: (462) ‘d

Fr

u

N

'd

sila tren ja

Slika 421. Specifična o pterećenja, brzine klizanja, specifične sile tren ja a) specifično opterećenje; b) brzine kliz a n ja ; d) specifične sile trenja

Sila trenja na si. 421c djeluju iznad i ispod kinematske točke u suprotnim smjerovima, s obzirom da trenje djeluje suprotno smjeru obodne brzine. N a slici 421 c vidljivo je da se sile trenja proizašle iz diferencijalnog puzanja, troše ukupno na trenje koje odgovara trenju kod bušenja. Iz toga proizlazi da se tarenicama može prenositi okretni moment ako se smanje sile trenja, koje nastaju kao rezultat diferencijalnog puzanja, a djeluju suprotno smjeru obodne sile. Da bi se to postiglo ne smije se kinem atska točka C poklapati sa dodirnom točkom D. Time se mijenjaju odnosi brzina i sila uzduž linije dodira. N a slici 422 vidi se kako treba da su raspoređene sile trenja i brzine klizanja da bi se ostvarila mogućnost prijenosa okretnog momenta. Prijenos obodne sile moguć je prem a tome ako se kinem atska točka C pomiče ka točki Sj (vrhu stošca pogonske tarenice). U odnosu na središte linije dodira D m ora postojati uvjet vn i ^ v u2. To znači da će u toj točki

430


doći do apsolutnog klizanja vkD—vDl —vD2. Specifično klizanje, odnosno puzanje, definirano je odnosom : specifično klizanje, puzanje

k mat

c = t>Dl-J>D2> Q

(463)

UD1

kd i’ kd2 u m / s

o b o d n e brzine d o dirne točke

Slika 422. Sile tre n ja i brzine klizanja k ada p ostoji m ogućnost p rije n o sa o dređene o b o d n e sile

O bodna brzina pogonske tarenice veća je u točki D nego obodna brzina gonjene tarenice. Označimo li sa /^č duljinu za koju je pom aknuta točka C od središta linije dodira D, a sa /F duljinu za koju je pom aknuta točka djelovanja sile od središta linije dodira, dobivam o prema slici 422: f ,=

(464)

2 ^ = Ft = v (d M' F n

(465)

,

Fn u N F, u N /D u m

feu m /f

u

m

1 2/j* 1 f= 2 “ T T “ 2_

(466) v

n o rm a ln a sila, o b o d n a sila, duljin a linije do d ira, duljin a za k oju je p o m a k n u ta to čk a C od središta linije d o d ira D, duljin a za k oju je p o m a k n u ta to čk a d jelovanja sile od središta linije do d ira, stupanj iskorištenja, koeficijent trenja.

Za prikazani pojednostavnjeni primjer može se prema tome odrediti položaj kinematske točke, hvatišta sile, stvarni prijenosni omjer, puzanje u točki dodira, te gubici. U kinematskoj točki nema klizanja, što znači da su obodne brzine jednake. Stvarni prijenosni omjer može se izračunati pom oću odgovarajućih promjera: stvarni prijenosni omjer

oj, '02 /Dcsin<52 i = — =. ®2 '•0 , - / Dc s m č j

(467)


431

uvrstimo li rQ2/rol = u dobivam o:

prijenosni omjer

^DC sin • o2 e u ------i = -----—--------

(468)

1—— sin<5j roi

specifično klizanje, puzanje

1—— sin £ = -------—------1

(469)

sin S2 r02

u r oi< ro2u m u m <5j, S 2 u °

prijenosni om jer izražen o d n o so m rQ2/r o i , srednji p ro m je r stožastih tarenica, d u ljin a za k oju je p o m a k n u ta k in em atsk a to č k a C o d središta do d ira, ku to v i izvodnica d o d irn ih sto ž ac a i osi vrtnje.

Ovo što je do sada pokazano odnosilo se na pojednostavnjeni model. Stvarno su odnosi znatno kompliciraniji, jer pri dodiru dviju zakrivljenih ploha pod opterećenjem mijenja se dodir u točki ili liniji zbog deformacije u dodir površina. Što je opterećenje više, a modul elastičnosti niži, to će biti šira

432


deformaciona površina dodira, a time će manje odgovarati pokazanim pojedno stavnjenim odnosima. Stvarne vrijednosti brzina i pritisaka u pojedinim točkam a površina dodira m eđusobno su različite i po smjeru i po veličini, pa nastalo trenje izaziva i odgovarajuće sile i momente. Zbog toga su različiti izvodi za utvrđivanje kinematske točke i udaljenosti pravca djelovanja rezultantne obodne sile od točke dodira D. Pri dodiru dviju stožastih tarenica deformirana površina je približno pravokutna oblika, a raspodjela kontaktnog naprezanja po širini deformirane površine nije ravnom jerna (si. 423). Sile trenja ne leže više samo u smjeru obodne sile. Rezultantna obodna sila može se dobiti samo integriranjem parcijalnih elementarnih obodnih sila dF, koje se javljaju na elementarnim površinama dA, odnosno može se dobiti stupanj iskorištenja v:

stupanj iskorištenja

v= A

l dFt

(470)

i dF N' I* 0

dFt = p • dA • p • cos (p dF, u N dFN p u N p u N /m m 2 dA u m m 2 p q> u 0

e le m en tarn a o b o d n a k o m p o n en ta sile, e le m en tarn a k o m p o n e n ta sile trenja, k o n ta k tn o naprezanje, e le m en tarn a p o v ršin a d o d ira, koeficijent trenja, vidi si. 423.

Rješenje gornjih jednadžbi nije moguće. Zato se, polazeći od predvi đenog pom aka kinematske točke, utvrđuje bilo grafički bilo grafičko-numerički obodna 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 = — mogu P ■F N

očitati /¡jč//D i /F//D. N a slici 423 vidi se da svako odstupanje izvodnice dodirnog stošca (D'D') od izvodnice kinematskog stošca (SAC') daje na dodirnoj površini b ■lD dodatno klizno gibanje i to: a) okretno klizno gibanje (dijerencijalno puzanje) oko kinematske točke C (ako se vrhovi stožca S ,, S2 ne poklapaju sa sjecištem osi vrtnje SA, b) tangencijalno klizno gibanje (elastično puzanje) zbog elastičnih deformacija površinskih slojeva koje izaziva obodna sila F t.

11.4. Proračun tarnih prijenosnika

433

11.5. Proračun tarnih prijenosnika 11.5.1. Proračun kontaktnih naprezanja N a 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 tam e prijenosnike treba proračunati na kontaktna naprezania. na trošenje i na zagrijavanje. Kontaktna naprezanja računaju se po Hertzovoj jednadžbi: p

Kontaktna naprezanja

. £

pH= 0,42 / — - - iS Podoo v e - ‘D

(471)

p H N /m m 2 m ak sim a ln a k o n ta k tn a n a p rez an ja površine d odira, P ddop N /m m 2 d o p u šte n e vrijednosti dinam ičke izdržljivosti k o n ta k tn ih n a p rez an ja za razne kom b in acije m ate rijala tare n ic a (vidi tab. 146), Fn u N sila k ojom su tarenice m eđ u so b n o pritiskivane, E u N /m m relativni m o d u l elastičnosti, ZD u m m duljin a defo rm iran e d o d irn e površine, g u mm relativni p o lu m jer zak rivljenja taren ica u presjeku o k o m ito m n a liniju d o d ira D 'D ' (si. 423).

E ■Ej

(472)

E —2 — E x+ E 2 -

relativni modul elastičnosti $

gdje su £ j i E 2 moduli elastičnosti pojedinih tarenica, relativni

polumjer zakrivljenja

q=-~—

—— ,—= — + —

l/Ci + l/Oz

polumjeri zakrivljenja dopunskih „

stožaca (vidi _ rot sin

6 1 —~

6

Ci

(473)

6z

si. 423) 62

-

ro2 • c sin d 2

Tablica 146. Vrijednosti modula elastičnosti E, specifičnog rada trošenja Wt, dopuštenog kontaktnog naprezanja, koeficijenta trenja Sparivanje materijala guma/čelik ili guma/sivi liv prešane plastične mase u odnosu na čelik ili sivi lijev kaljeni Čelik u odnosu na kaljeni čelik

E N /m m 2

PHdop N /m m 2

N mm/mm3

40

1,2

0,8

17 ■107

bez

8000

53

0,4

1 • IO7

bez

210000

1000

0,2 625 107

ulje

<6


podmazivanje

434


širina elastično deformirane površine (474)

¿ = 3,04 Ako obje tarenice imaju oblik valjka (si. 411): <5j=0,

<52 = 0

Ako jedna tarenica ima oblik valjka, a druga oblik kružne ploče (si. 424): (475)

I

Slika 424. T a rn i p rijenosnik s jed n o m taren ico m u o bliku valjka, a dru g o m u o b lik u tarn e ploče

Pri dodiru u točki proračun kontaktnog naprezanja je kompliciraniji. Treba, naime, uzimati u obzir zakrivljenje u dvije ravnine. M aksimalno naprezanje javlja se u sredini elipsaste površine dodira sa poluosima a i b (si. 425), a pada od m aksimuma na sredini na sve strane do nule, na rubovim a elipsaste površine.

>

Slika 425. Skica za p ro rač u n taren ica s d o d iro m u točki, p i i p 2 su polum jeri zakrivljenja u glavnoj ravnini I (ravnina o k o m ita n a rav n in u papira), Q3 i p 4 su polum jeri zakrivljenja u glavnoj ravnini II (ravnina papira)

Za proračun ovakvih slučajeva treba se koristiti podacim a iz literature.

11.5.2. Proračun trošenja Za proračun trošenja polazi se od gubitka snage koja se troši trenjem na dodirnoj površini. 1 ovdje se zbog lakšeg razumijevanja polazi od pojedno stavnjenog modela. Na slici 426 prikazane su brzine klizanja i opterećenje.


435

Prem a si. 426 iznosi: snaga trenja

/n

2 + W /2

2

(476)

DC/ 2 \ 2

(477) ^R —

' A1 ' 1

* ta r

’i

(478)

1

//i

, - i +^ )

+ O

kutna brzina dodirne točke a>D=(Oj (sin ¿ j ± sin <52/m)

(479) (480)

Predznak minus ( —) vrijedi ako su vrhovi stošca na jednoj strani točke D, a predznak plus ( + ) ako su vrhovi stošca s obje strane točke D. O dnos snage koja se gubi P R i dovedene snage P t jeste stupanj gubitaka: stupanj gubitaka

at

G = j±

(481)

pogonska snaga P i = F. i;1= F.- roi co, = v ' F tip - r o l a)l

(482)

stupanj gubitaka Fn P ' G=-

(sin ¿ i ± sin S2/u) vF N-A*, r oi ‘<°i

Slika 426. R aspored brzina klizanja i opterećenja za d o d ir u liniji

r ■- lD q ( sin ■ (5,+------a , sin ¿2 G roi v \ «

(483)

stupanj gubitaka

^ /D ( ■ c- sin 5 G = — qR ( sin ¿j ± -----roi \ u

(484)

faktor gubitaka

9r = 1 =

G u W u W u N u m /s rm u m co, u ra d /s r* p , F v if

28*

«

v

5 ( 1 + ,! )

lp

-------------= 7 1 ~ + v v 4 \v

stu p an j g u b itak a snaga trenja d o v ed en a snaga o b o d n a sila (vidi si. 411.) o b o d n a b rzin a tarenice p olum jer po g o n sk e taren ice (vidi si. 423.) k u tn a brzina po g o n sk e tarenice

(485)


436 V fn

stupanj iskorištenja, = ------

pFN

n o rm a ln a sila (vidi si. 418) koeficijent tren ja k u to v i koje z atv ara ju izvodnice stožaca i osi vrtnje p rijenosni o m jer r02lr 0i \ faktor, = (1 — v2)/4 duljina linije d o d ira (vidi si. 420, 421, 422, 423) fak to r g u b ita k a (vidi jed n a d ž b u 485)

u N

p

¿ i, ¿2 U u
Faktor gubitaka qR može se približnom točnošću izračunati iz stupnja b b iskorištenja v i odnosa — kod pravokutne površine dodira, ili odnosa - kod

a

‘d

eliptične površine dodira. ^ Za dodir u liniji kod jako uskih površina dodira za odnos —<0,2, glasi: »r

^

l /l = 4 lv + V

(486)

Za pravokutne površine dodira (u granicam a v= 0,85 do 0,4, a —=0,4 do 2,5), si. 427 a: 'D (487) Za eliptičke površine dodira (u granicama v=0,85 do 0,4, a - = 0 ,4 do 2,5), si. 427 b: 9 re =

fo,28 -+ 0 ,2 5

(488)

Da bi se utvrdilo trošenje, polazi se od postavke da je za trošenje jedinice volumena potrebno obaviti određeni rad. Taj rad zavisi od materijala i podm aziva nja. Možemo pisati: A V W T = PR t = AS- A - W T a)

b)

(489)

AV u mm3 volum en trošenja, WT u N m m /m m 3 specifični ra d trošenja, P R u N m m /s snaga tren ja t u s vrijem e tra ja n ja pogona, A8 u m m d ebljina istrošenog sloja, A u mm2 pov ršin a trošenja.

Slika 427. P ovršine d o d ira dobivene elastičnim deform acijam a m aterijala taren ica a) p ra v o k u tn a p o v ršin a d o d ira ; b) eliptična pov ršin a d o d ira

Iz gornje jednadžbe moguće je izračunati vrijeme potrebno za trošenje {habanje) određene debljine AS tarenice: t=

A5A-W

PR

t

A S A W r GP i

(490)

437


t=

~

A 5 ' A ' -

r oi

Ako se želi izraziti vijek trajanja vijek trajanja

—

(491)

-

u

V

u satima, jednadžba glasi:

Ab •A • W Lh= ------------------- pE------— I -------.— ___ (sati) (492) 3,6 • IO9 P 1 — qri ( sin b, »ot V

u

)

L,, u h vijek tra ja n ja u satim a, A<5dop u m m d o p u šte n a d eb ljin a tro še n ja tarenica, A u mm2 pov ršin a d o d ira tarenice, Nmm WT u r- specifični ra d tro še n ja (vidi tab licu 146), mm P 1 u kW snaga koja se dovodi, lD u m m duljina linije do d ira, rOI u m m srednji p ro m je r po g o n sk e tarenice, ¿ 01,¿02 u ° k utovi izvodnica d o d irn ih stožaca i osi vrtnje (vidi si. 411,423,424,425), u prijenosni om jer,

Predznak plus ( + ) odnosi se na slučaj kada su vrhovi stošca samo na jednoj strani sredine dodirne površine D, a minus ( —)ako su vrhovi stožca s obje strane točke D. Vijek trajanja može se birati zavisno od primjene, učestalosti i održa vanja prijenosnika između 1^= 100 do 10000 sati. M jera dopuštenog trošenja tarenica A(5dop ravna se pri upotrebi obloga od gume ili od plastike prem a debljini same obloge i može da iznosi 0,66 do 0,75 debljine obloge. Kod tarnih prijenosnika s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera i tarenicam a bez obloge d<5dopÔ,5 mm. Površina trošenja je /l = i/0 • 7r • ZD s time, da se u proračunu uzima ona površina koja pruža manji otpor trošenju. To znači da se uz isti materijal obiju tarenica uzima manja. Kod tarnih prijenosnika s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera proračunava se najopterećenije mjesto, što znači da se za d0 i uzima najmanji promjer koji se javlja pri premještanju položaja tarenice. 11.5.3.

Proračun zagrijavanja

Proračun zagrijavanja dobiva se iz toplinske bilance. Naime, ako se sredstvo za podmazivanje ne hladi m ora se cijela razvijena količina topline trenja odvesti preko površine kućišta. To znači: Pri = P

(493)

ja

snaga koja se troši trenjem P r i = G PX— P 1 -

qR( sin ¿i + —

^ —o^ta '

(i j —12)

(494)

438

I I . Tarni prijenosnici

sin <5,, P\ “
+ t2

(495)

«TA •

temperatura površine kućišta ^ V + t2

(496)

a TA '

P ri u W

P, A U W Pi u W

G

X,

h h

snaga koja se troši trenjem na jed n o m ta rn o m m jestu, snaga (toplina) koja se odvodi površinom kućišta, snaga k o ja se dovodi, stu p a n j g u b itk a na m jestu trenja, fa k to r g u b itk a izračunava se, zavisno o d o b lik a površine dodira, pre)na jed n a d ž b a m a (486), (487) i (488),

W , u ---' K m

koeficijent p rijelaza top lin e [vidi u 5.2.5 je d n a d žb u (184)],

u K u K u m2

te m p e ra tu ra na površini kućišta, te m p e ra tu ra o k o ln o g m edija, pov ršin a kućišta (izračunava se iz crteža).

Ako u prijenosniku ima više tarnih mjesta, dobiva se ukupna snaga koja se troši trenjem iz sume: ukupna snaga koja se troši trenjem

P R = P k i + P r z + ... + P * n

(497)

11.5.4. Iskoristivost Ukupna iskoristivost dobiva se kao produkt parcijalnih iskoristivosti mjesta prijenosa snage i iskoristivosti ostalih mjesta trenja: ukupna iskoristivost

puk = rjr ■rjL

(498)

Iskoristivost tarnih mjesta rjT preko kojih se prenosi snaga proizlazi iz stupnja gubitaka: iskoristivost tarnih mjesta r]T= l - G = l - ^ ( s m d 1± S^ A q 1l »oiV u I G

stu p a n j g u b ita k a , = P r/ P i , vidi (481), (484) i (485).

Iskoristivost pojedinog ležajnog mjesta (za valjne ležaje): >/L= 0,99 do 0,995

(499)

439

11.6. M aterijali za izradu tarenica

11.6. Materijali za izradu tarenica Tarenice od metala (čelik/čelik) trebaju zbog niskih koeficijenata trenja (|i* 0 ,0 4 do 0,08, podm azivano uljeni) biti međusobno tlačene visokim silama, što dovodi do visokih opterećenja ležaja. Najčešća upotreba sparivanja čelik/ čelik je kod tam ih prijenosnika, s mogućnošću kontinuirane promjene prijenos nog omjera. Omogućuju prijenose velikih snaga, uz male gubitke i duži vijek trajanja, jer visoka kontaktna opteretivost i otpornost protiv trošenja podnosi visoke sile m eđusobnog tlačenja tarenica. K ao materijal dolazi u obzir kaljeni čelik sa H RC= 60, najfinije obrađen. Tarenice su podmazivane uljem. Ako je diferencijalno puzanje nisko, tarenice mogu da rade i nasuho. Tareniceod sivog lijeva rade također nasuho. Sivi lijev je u prednosti ako su tarenice komplicirana oblika ili velikih dimenzija. Dopuštena kontaktna naprezanja tarenica od sivog lijeva niža su od onih koji vrijede za čelik. Kom bi nacije SL/SL vrlo su rijetke. Najčešće se sivi lijev kom binira s gumom ili prešanom plastičnom masom. Tarenice od gume sparivane s tarenicama od čelika ili sivog lijeva imaju vrlo visok koeficijent trenja (ju%0,8, kod rada nasuho), pa sila međusobnog tlače nja tarenica može biti niska. Tarni prijenosnici s jednom tarenicom od gume, a drugom od čelika ili sivog lijeva rade veoma tiho, ali su mogućnosti prijenosa snage

I 2 \ \f

U Slika 428. T arenice o d gum e a) n a v u lk ariziran i gum eni p rste n ( / je tijelo k o tač a, 2 p rsten o d gum e); b) tarenica od gum e s ulošcim a od čelične žice ( / tijelo k o tač a, 2 p rste n od gum e, 3 podloga, 4 žičana jezgra); c) uređaj za naprešavanje (1 prsten za uprešavanje, 2 prsten od gum e (tarni), 3 prsten za širenje. 4 tijelo ko tača)

dosta ograničene. Najčešće se upotrebljavaju za tarne prijenosnike s konstantnim prijenosnim omjerom. Diferencijalno puzanje treba daje nisko. Zbog velike dejormacije tarenica od gume nastaje jako zagrijavanje. Sila m eđusobnog tlačenja tareni ca zavisna je od veličine deformacionog rada pretvorenog u toplinu i dopuštenih tem peratura (oko 60 do 70 °C). Uobičajenu izvedbu tarenica od gume prikazuje si. 428 (DIN 8220). Na slici 428a gumeni prsten je navulkaniziran na glavinu.

440


(za manje i srednje pogone), a na si. 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 dnos širine prem a debljini obloge, potreban da bi se dobila najpovoljnija mogućnost odvođenja topline, nađen je pokusima. prsteni od g m e

čtlćne gtome

Slika 429. T are n ic a o d gum e a) više tare n ic a p o re d an ih je d n a p o re d d ru g e ; b) više gum enih p rste n a navučenih n a glavinu veće širine

Ako je za prijenos okretnog m omenta potrebna veća širina, onda se kod oblika 428a m on tira više tarenica, jedna pored druge, si. 429a, a kod oblika 428b više prstenova navlači se na širu glavinu, 429b. Dopuštenu silu m eđusobnog tlačenja tarenica svedenu na projekciju površine (FmojJd1 ■l0) u zavisnosti od obodne brzine, prikazuje si. 430, dobivena po kusima.

K/cm!

obodne brzina r

Slika 430. O d n o s

cl,-I,

u zavisnosti o d o b o d n e brzine

nošću k o n tin u ira n e prom jene prijen o s nog o m jera sastavljen naizm jenično od stožaste i lončaste ploče s ta m o m o b lo gom . M eđ u d io je p o k re ta n

G um a koja se upotrebljava za tarenice tvrdoće je 80 do 90 Shorea, velike je otpornosti na trošenje, a postojana je prem a tem peraturi i starenju. M aterijali tarenica mogu biti i plastični materijali (slojeviti prešani m ateri jali tipa 2081 do 2083, D IN 7735), laminati prešanog drveta (lignojol), koji se sparuju s tarenicam a od čelika ili sivog lijeva. Koeficijent trenja p iznosi kod mekših vrsta p %0,45, kod tvrdih 0,4. Upotrebljavaju se kao tarenice za tarne prijenosnike s konstantnim prijenosnim omjerom, te kod nekih iz vedaba prijenosnika s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera. Na slici 431, 432, 433 prikazane su neke konstrukcije tarnih prijenosnika (varijatora).

11.6. M aterijali 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 k\V. Opseg moguće promjene prijenosnog omjera kreće se od 1 do 10.

tan ju rastim pločam a 1 p o g o n sk o v ra tilo ; 2 glob o id n a p o g o n sk a tare n ic a ; 3 okretljive tan ju raste ploče uležištene u k u ć ištu ; 4 g onjena tare n ic a ; 5 g onjeno v ra tilo ; 6 osovine o k re tljivih tan ju rastih ploča

Slika 433. T a rn i prijenosnik s kuglam a (K o p p -v arijato r) I p o g o n sk a stožasta ta rn a p loča; 2 kugle s prom jenljivim o sim a; 3 g onjena stožasta ta rn a ploča

N a slici 432 prikazan je tzv. globoidni prijenosnik. Pogonska i gonjena tarenica imaju oblik globoida. K ao element za prijenos služe okretljive ploče. Takvi prijenosnici imaju dobru iskoristivost, a upotrebljavaju se za prijenos snage od 0,1 do 7,5 kW, s opsegom promjene prijenosnog omjera 1:5 do

1 : 10.

N a si. 433 prikazan je tarni prijenosnik, kod kojeg su između pogonske i gonjene stožaste tarne ploče raspoređene po obodu kugle, koje se okreću na pogonskim osima. U potrebljavaju se za snage od 0,18 do 12 kW, s opsegom moguće promjene prijenosnog omjera 1 do 9 (imin= l/3 , imax = 3).

12.

KOČNICE

12.1. Općenito Kočnice služe za smanjenje brzine gibanja pokretnih masa, za njihovo zaustavljanje, reguliranje ili za opterećenje pogonskog stroja na pokusnom 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 kao kočnica. U tom slučaju m ora jedino postojati mogućnost da se m oment preuzima od strane spojke, koja stoji. U gradnji transportnih sredstava s električnim pogonom koristim o se često električnim kočenjem. U tom slučaju dobiva m otor pogon kao generator. Energija dobivena kočenjem pretvara se u otporniku u toplinu ili se kao električna energija vraća u mrežu. Tim načinom postiže se sigurno kočenje s mogućnošću regu lacije. Tablica 147. Izvedbe tarnih kočnica Pojasna kočnica

čeljusn« kočnica s unutarnjim s vanjskim Čeljustima Čeljustima

unutarnja

vanjska

Princip djelovanja

Položaj kočionih površina u odnosu na tam e površine

©

n

0, O pojas

čeljusti Oblici tranih površina preko kojih se koči cilindar Smjer pomicanja kočionih površina

cilindar radijalan

Pločasta kočnica

Lamelna kočnica

Stožasta kočnica

Princip djelovanja

Položaj kočionih površina u odnosu na tarne površine

Ü ¡¡y0*N1

8^ ploča

ploče

stožac

ploča

ploče

stožac

Oblici tarnih površina preko kojih se koči Smjer pomicanja kočionih površina

aksijaian

12.2. K onstruktivne izvedbe kočnica

443

Kočnice dijelimo prem a primjeni: a) Kočnice za sprečavanje gibanja. Zadatak tih kočnica je da u slučaju potrebe onemoguće gibanja u oba smjera. Upotrebljavaju se tam o gdje je potrebno držati neki teret. Često se uključuju u stanju mirovanja. b) Kočnice za zaustavljanje gibanja koče gibanje dotle dok ne nastane mirovanje. M om ent kočenja djeluje sve dok se gibanje ne zaustavi. c) Regulacione kočnice om ogućuju regulaciju brzine vrtnje odnosno brzine, pri kružnom i translatornom gibanju. d) Kočnice koje omogućuju opterećenje pogonskog stroja. K od tih kočnica moguće je duže vremena energiju gibanja pretvarati u drugu vrst energije i na taj način stvarati stalno ili dodatno opterećenje pogonskog sustava. Najčešće se upotrebljavaju na pokusnim stolovima za mjerenje snage. K atkada se jednom kočnicom ostvaruje više nabrojanih funkcija. Zato je i podjela prem a svrsi primjene otežana. Izbor kočnice vrši se uglavnom prem a slijedećim kriterijima: upotreba, karakteristike pogona, veličina m om enta kočenja, broj kočenja u jedinici vremena, dopuštena srednja vrijednost snage kočenja, rad potreban za pokretanje uređaja za kočenje, prostor, vijek trajanja, cijena.

12.2. Konstruktivne izvedbe kočnica 12.2.1. Tarne kočnice Kod tarnih kočnica dolazi nakon uključivanja kočionog dijela s oblogom do trenja između pokretnih dijelova kočnice i obloge koja miruje. Kočenjem smanjena kinetička energija pretvara se u toplinu. Ova tako razvijena toplina m ora biti odvedena, što je zadatak dimenzioniranja kočnice. Tarne kočnice nalaze široku primjenu u raznim industrijskim granam a. Om ogućuju jedno stavne, jeftine, pouzdane i za razne pogone prilagodljive izvedbe. Troškovi održavanja kočnica su niski, vijek trajanja relativno dug, a sile potrebne za uključivanje niske. Ove vrste kočnica služe često i kao sigurnosni organi. Uključivanje kočnice može biti ručno, pneumatski, hidraulički, elektrom agnet ski, i to bilo direktno, bilo preko polužja. U nedostatke tarnih kočnica ubrajam o: trošenje tarnih površina, promjenljivost kočionog momenta. Do ove promjenljivosti dolazi zbog promjena koeficijenta trenja izazvanog promjenama tem perature, brzine i tlaka na oblogama. Mnoge kočnice možemo zamisliti kao spojke kod kojih jedna polovina miruje, pa je i proračun kočnica sličan proračunu spojki. Prem a načinu izvedbe kočnog tijela razlikujemo čeljusne, pojasne, pločaste, odnosno lamelne, i stožaste kočnice. U tablici 147 prikazane su skice izvedaba tarnih kočnica.

444

12. K očnice

12.2.10. Čeljusne kočnice s vanjskim čeljustima (Čeljusna kočnica)

Nalaze primjenu uglavnom u gradnji dizalica, u teškoj strojogradnji i kod transportnih uređaja. Dobro se hlade. Uključuju se pom oću opruga, pneumatski, hidraulički, utezima, nožnim ili ručnim djelovanjem na polužje, preko kojeg se čeljusti tlače na rotirajući dio kočnice. Povoljnije je ako se koči na onom dijelu pogonskog sustava koji rotira većom brzinom vrtnje budući da je na tom dijelu moment manji. Razlikujemo jednostavne i dvostruke čeljusne kočnice. 12.2.11. Jednostavne čeljusne kočnice

Za male snage kočenja upotrebljavaju se jednostavne čeljusne kočnice (si. 434).

gonjeni (rodni) ofr\ stroj

"n

Slika 434. Je d n o sta v n a čeljusna k o č n ic a : a) sile n a čeljusti; b) sile n a k očnom k o taču

pogonski stroj

kočnica jt

4 -0 —1 Slika 435. P rin cip to k a kočenja

Potrebnu silu kočenja F k možemo ostvariti oprugom, rukom, ili pri vodoravnom položaju poluge i nogom. N orm alnom tlačnom silom Fn tlači se kočna čeljust na kolo za kočenje, koje se okreće. Time se stvara sila trenja FR= pFn, koja m ora bit jednaka najmanje veličini obodne sile F, koju treba zakočiti, Ft = 2TR/d 1. U ovoj jednadžbi označava TR moment trenja, koji se sastoji od momenta opterećenja (momenta koji se dovodi radnom stroju zbog izvršenja rada i savladavanja svih otpora) TOP, um anjenog ili uvećanog za veličinu dinamičkog momenta (moment potreban za usporavanje masa pri kočenju), Tc. Na slici 435 prikazano je da pri kočenju rotirajućeg pogona moment opterećenja djeluje kočno. Jednadžba gibanja toka kočenja glasi; (I ! + 12 + 13+ . . . ) e = —(Top+ T k)

(500)

/ , , t 2, l 3 = l u kgm 2 m om enti tro m o sti svih m asa koje treb a zakočiti, red u ciran ih na os vratila, k u tn o ubrzanje, £ u ra d /s 2 Tor u N m m om ent o p terećenja p o tre b a n za izvršenje ra d a rad n o g stroja i savladavanje svih o tp o ra, 71 u N m m om ent kočenja proizveden kočnicom .

445


Može se desiti da za vrijeme kočenja m om ent ÔP djeluje ubrzavajuće, npr. pri kočenju tereta koji pada. U tom slučaju treba predznak za TOP odgova rajuće promijeniti. K od približnog proračuna m om enta kočenja i vremena kočenja zamje njuju se okretni momenti, zavisni od kutne brzine, s konstantnim srednjim vrijednostim a: TK= konst, Top = konst. U tom slučaju je i usporavanje konstantno, Te= Tti+ Top—konst. (501)

Moment kočenja: Vrijeme kočenja: a>0 u ra d /s / u kgm 2

I •0)o Tk+Tqp

tK

I‘ Tt

(502)

p o č etn a k u tn a b rzin a kočione ploče, m o m en t tro m o sti svih m asa koje tre b a zakočiti, re d u ciran ih n a vratilo kočnice.

Moment usporavanja (ubrzavanja) masa (općenito): Tt = - I k 1 u kgm 2 to u ra d /s tk u s

(503)

m o m en t tro m o sti svih ro tira ju ćih m asa, red u ciran n a o s v ratila kočnice, k u tn a b rz in a = 2 - n ■n, traž en o vrijem e kočenja.

U transportnoj tehnici uzima se: moment kočenja S rj Top u N m

T k

—

S -

T 0 p ‘

V 2

(504)

sigurnost = 1,3 d o 3 za različite tra n sp o rtn e uređaje, iskoristivost pog o n sk o g sustava, m o m en t opterećenja.

Pretpostavimo li da na cijeloj tam oj površini vlada jednako opterećenje po jedinici površine dobivam o jednadžbu za

(505) Sila kojom treba djelovati na kočnoj poluzi

F„ u N r u N Tr u N m h ,h ,h u m dl u m F

n o rm a ln a sila n a kočne čeljusti, sila tren ja, = /x ■F„ m o m e n t trenja, dim enzije polužja, vidi si. 434, p ro m jer k o č n o g kotača, koeficijent trenja.

446

12. K očnice

Predznak plus predviđen je za desni, a minus za lijevi smjer okretanja. L 1 Za y = — iznosi potrebna sila kočenja za lijevi smjer gibanja F = 0. Kočnica ‘2 F djeluje u tom slučaju autom atski, kao tarni zadržnik. D a bi se jednako velikom silom kočenja m ogao ostvariti za oba smjera vrtnje jednako velik moment kočenja TK= /xFa - r x, m ora poluga 1 biti tako zakrivljena da krak l3 bude jednak nuli, slika 436a. U tom slučaju član Fn - f i - l 3 jednadžbe (505) ne utječe na smjer gibanja. Kod kočnica s okretljivo uloženim čeljustima, slika 436 b, ravnomjernije se troše čeljusti. Jednadžba (506) vrijedi za suprotan smjer gibanja ako je l3 negativno. Točka 0 nalazi se u tom slučaju desno od tangente povučene iz točke 0 na obod bubnja (si. 436a). Jednostavne čeljusne kočnice opterećuju vratilo kočnice na savijanje.

Slika 436. Č eljusna kočnica a) veličina sile kočenja nezavisna o d vrtnje b u b n ja za kočenje; b) sila n a čeljusnoj kočnici s o k retljivom čeljusti

12.2.11. Dvostruke čeljusne kočnice Ove kočnice nalaze primjenu u gradnji dizalica i gradnji teških strojeva. Om ogućuju da se izbjegnu savojna opterećenja vratila kočnice, koja se kod jednostavnih kočnica javljaju za oba smjera vrtnje. Također omogućuju da se izbjegne nejednakomjerno opterećenje i trošenje čeljusti (obloga), a pri /3 = 0 isti efekat kočenja za oba smjera vrtnje. M anje su osjetljive na montažne netočnosti. Upotrebljavaju se kao kočnice za sprečavanje gibanja, zaustavljanje, kao regulacione kočnice, a i kao sigurnosni uređaji. Dvostruke čeljusne kočnice opterećuju se oprugam a ili utezima, a otkočuju elektromagnetski, hidraulički ili pneumatski. N a slici 437 prikazana je dvostruka čeljusna kočnica kod koje se koči pom oću utega Gx, a otkočuje pom oću elektrom agnetskog ili hidraulič kog (ulje) uređaja za otkočivanje. Javlja li se na svakoj od kočnih čeljusti (kočnih papuča) jednaka sila trenja ¡j. ■Fn, iznosti će moment kočenja: TK= 2- ¡i - Fn - r x=2 - ¡i - i - r]-Fa r l

(507)

447


D o početka djelovanja otkočnog uređaja je * prijenosni• omjer

■ ^1 ^4 ^2 i= — ----------------------------l2 l5 a

/rA o \

Uzmemo li u obzir i učešće težine otkočnog uređaja G2, dobivamo d a j e : težina kočenja ¡i F„ u N r, u m rj i FG u N G2 u N a, Oj, a 2,

Gj =

----- ——«i

(509)

koeficijent trenja, n o rm a ln a sila n a kočne čeljusti, p o lu m jer k o čnog bubnja, iskoristivost u polužju kočnica, = 0 ,9 prijenosni o m jer [vidi je d n a d ž b u (508)], u k u p n o p o treb n o opterećenje n a m jestu n a kojem djeluje uređaj za otkočivanje, d o biveno iz jed n a d žb e (507). utjecaj težine k o čnog uređaja / 2, i3, /4 , ls su dim enzije polužja u m, vidi si. 437.

Slika 437. D v o stru k a čeljusna kočnica s kočenjem po m o ću utega, uređajem za kočenje, te položajem i sm jerom sila koje se jav ljaju n a čeljustim a i polužju

Vertikalne i horizontalne kom ponente sila u zglobovima polužja i u ležajima vidljive su na slici 437. Za lijevu polugu (1) s kočnom papučom : ZH = BH—Fn + AH= 0 . . . ( a ) £ V = B v + p - f n- A v = 0 . . . ( b ) , Z M A= Fn -l2- B „ t 1- B v -l3 = 0 . . . (c). Za spojno polužje (3, 4, 5) s podešivačem: £ V = Bv - E v + Dv = 0 . . . ( e ) ,

¿'H —B h —E h = 0 . . . (d) £ M E= BHls - D v l4 = 0 . . . ( f ) .

Za desnu polugu (2) s kočnom papučom : E H = EH—Fn= 0 . . . (g) E V= £ v + ji ■Fn - F v = 0 . . . (h), E M F= FBl2- E Hll + E y l3 = Q. . . {i )

12. K očnice

448 Za kočnu polugu (7): I H —0 . . . (j), I M l = H v - a - F Ga2 = 0 . . . (1)

I V = I Y — H v + F a = 0 . . . (k), (Gi i G 2 sadržane su u F G).

U poluzi (6) javlja se:

I V = D v —H v = 0 . . . (m).

M oment kočenja 7’K= 2Fn ■p - r x dobivam o ako za Fn upotrijebimo jednadžu -i 1 "• ( \ t bu sila u poluzju (c) 1k = 2->j i

' i i + B y ■ I3

-------• r 1 . h Zanemarim o li član B v l3, a upotrijebimo BH iz jednadžbe (f) i sa ĐV= H V, dobivamo F^ —2 fi

rt ‘5 ' ‘2

Sa / / v iz jednadžbe (m) proizlazi da je moment kočenja

F & / / TK= 2 ■ji —- — 7— 7 — - • rx = 2 • p ■i • F a ■r x a - l s -l2

a prem a ranijem prijenosni omjer

^4 — a2 i•= j^1 - ■—

Fg u N

u k u p n o p o treb n o opterećenje na m jestu d jelovanja o tk o čn o g uređaja, d o biveno iz jed n a d žb e (507), r1 u m polum jer k o čnog ko tača, p koeficijent trenja, a, a , , a 2, / , , /2, /3, (4 i /5 u m su dim enzije p o lu žja u m , vidi si. 437.

Srednji površinski tlak na kočnim papučama Fn m b -1

2r R d x - b-1- ji

(510)

Snaga trenja

PR= 7R■n

(511)

Rad trenja

WR= PR-t R

(512)

Proizvedena količina topline pm u N /m 2 b u m / u m PR u W Tr u N m n u s' 1 rR u s Fn u N dl u m p g u J W„ u N m

Q=WR

srednji površinski tlak širina kočne papuče, d uljina kočne papuče. snaga trenja, m om ent tren ja (m om ent kočenja), brzina vrtnje. vrijem e kočenja. n o rm a ln a sila na kočne čeljusti, prom jer k o č n o g bubnja, koeficijent trenja, trenjem proizvedena k o ličina topline, ra d trenja.

(513)

449


Razvijenu količinu topline treba odvesti zračenjem, vođenjem i konvekcijom preko slobodnih površina kočnice. Konačna temperatura bubnja za kočenje 9 jednaka je sumi tem perature okolnog zraka i zagrijavanjem povećane tem perature bubnja: temperatura bubnja 9 = 9Z+ 9 P

(514)

Q pR porast temperature 9P= ------ = —— A za A z a

(515)

koeficijent prijelaza topline (prema Niemannu) a « 4 ,5 + 6t>t3/4

(516)

9 u K k o n a č n a te m p e ra tu ra zagrijavanja, 9Z u K te m p e ra tu ra oko ln o g zraka, 9P u K p o ra st tem p eratu re, ot u W /m 2 K koeficijent prijelaza topline, '4Z u m 2 p o v ršin a zračenja b u b n ja za kočenje, PR u W snaga trenja, g u J razvijena k o ličina topline. v, u m /s o b o d n a b rzin a b u b n ja za kočenje.

Uproračunu m ora

biti tem peratura 9 ^ 9 dop prem a tablici 148.

Ako proizvođač obloge daje vrijednost specifičnog može se onda izračunati i vijek trajanja obloge

trošenja obloge

V A •h L ^ = ---- ^— = R p-R 9r ’ ° r qR ■PR

qR,

(517)

VR u

m3 volum en istrošene obloge, m2 p o v ršin a tren ja obloge, hR u m deb ljin a tro še n ja obloge, q R u m 3/W h specifično tro šen je obloge.

AR

u

Tablica 148. Obloge čeljusnih kočnica

Obloga

a b & $ X) 25 ° a

5 *

Dopušteno vlačno naprezanje obloge d op a N /m m 2

koeficije nt trenja (kod ¿ i i dop 9) / za rad nauljeno nasuho

dop p S/cm2 dop v m/s

rad nasuho

14

50 do 120

nauljeno

9 dop K

350

17,5

0,40

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

23

0,30

0,08

20

20 do 120

60 do 120

8

0,28

40

30 do 150


-

-

400 350 450

450

12. Kočnice

12.2.20. U nutarnje čeljusne kočnice

Najveću primjenu nalaze ove kočnice u gradnji m otornih vozila. Na čeljusti se i ovdje djeluje pri kočenju mehanički, hidraulički ili pneumatski. Tlak čeljusti na unutarnji obod bubnja za kočenje ostvaruje se pom oću klina, grebena, tlačnog cilindra, polužnog ili upravljačkog sustava. Prednost ovih kočnica je u tome da se čeljusti nalaze zaštićene unutar bubnja za kočenje, što omogućava da koeficijent trenja ne bude izložen utjecajima sa strane. Loše strane su smanjena pristupačnost dijelova kočnice i slabija mogućnost odvođenja topline. Proizvode se kao simpleksne, dupleksne i servokočnice. Simpleksne kočnice (si. 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 suprotan smjer. Budući da se sile djelovanja na čeljusti ostvaruju bilo pom oću jednakog puta pom aka čeljusti, bilo jednake sile, trošenje čeljusti i sila kočenja nisu na obje čeljusti jednake. O tkočuje se pom oću opruge ili posebnog otkočnog uređaja. Za lijevi smjer gibanja bubnja za kočenje, koji odgovara kretanju vozila naprijed, iznose: kočne sile

p

_ BI

p *nl

^B2~^n2 momenti kočenja

2

M /

i3

(518)

*1 ^ 2 + ^ ' *3

Tyt — Tr —p(Fnl + Fn2) •

(519) (520)

Ako je ■^Bl ^B2 onda je kočni m om ent čeljusti 1 veći od kočnog m om enta čeljusti 2. Za F«i = Fn2 (jednak put pom aka čeljusti): r

i BI ^

p

‘2 Đ2

■

BI

^B2 ^bi> f B2 U N Fa j , Fn2 u N Tk u N m TR u N m rlt d 1 u m [x /2, l3 u m

(521)

(522) ^2 "bM ’ I3 kočne sile, n o rm aln e sile n a kočne čeljusti, kočni m om ent m o m en t tren ja p olum jer, odn. pro m jer k o čn o g bubnja, koeficijent trenja, dim enzije polužja, vidi si. 438.

Pri obratnom smjeru gibanja bubnja za kočenje mijenja se predznak faktora p ■l3. M oment kočenja ostaje jednak za oba smjera gibanja.

451


Dupleksne kočnice (si. 439) imaju dvije čeljusti s pom aknutim okretnim točkam a (svornjacima). Pri kretanju kočnog bubnja ulijevo djeluju čeljusti autom atski pojačano na tlačnu silu, a pri obratnom smjeru autom atski oslab ljeno. Najčešće se kod ovih kočnica upotrebljavaju jednake kočne sile F Bl = F B2. Budući da je ^nl —^n2 = 2TJ(d1 - n), proizlazi: 2Tk lz + F ' h Fn +F n - j k 2 T d i ' (i li

(523)

Pri kretanju bubnja za kočenje udesno treba uzimati predznak plus. Ako su za oba smjera vrtnje sile kočenja FB jednake, moment kočenja je različit. ,3

Servo-kočnice (si. 440) sastoje se, kao i ranije spomenute simpleksne i dupleksne kočnice, od dviju čeljusti na koje se može djelovati preko hidrauličkih cilindara. Otkočuje se pomoću opruga. Pri okretanju kočnice ulijevo i nastajanju sile Fi — F B1 oslanja se lijeva čeljust svojim donjim krajem na desnu čeljust. O va se zbog toga pom akne 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 kao simpleksna. Desna čeljust

Fnl = FB2 -— - —¡h + f i ' ‘3

Lijeva čeljust

Fnt

1+

Fa2 • fi

(524) ^

^

(525)

F n I, F„2 u N n o rm aln e sile ^ b i> ^ b 2 u N s**e kočenja ¡i koeficijent tren ja d, u m p ro m je r k o č n o g b u b n ja / , , I2, 13 u m dim enzije polužja.vidi si. 440.

Predznak — odnosi se na autom atska povećavanja, a + na smanjenja. 29*

452

12. K očnice

12.2.30. Pojasne kočnice

Zbog jednostavne konstrukcije poznate su ove kočnice već odavno. Pred nost im je što se relativno malom silom mogu ostvariti veliki efekti kočenja. Nedostatak im je veliko savojno opterećenje vratila, a ni sustav kočenja nije jako stabilan. U potrebljavaju se u gradnji dizalica. Koči se pom oću čelične trake (pojasa) snabdjevene kočnom oblogom prebačenom preko kočnog cilindra, a opterećene su utezima, oprugam a ili rukom. Razlikujemo jednostavne (si. 441), sumarne (si. 442), diferencijalne (si. 443), ovijene (si. 444), dvosmjerne (si. 445) i unutarnje pojasne kočnice. Ove posljednje rijetko se upotrebljavaju, jer je i pored velikog kuta opasivanja (većeg nego kod unutarnjih čeljusnih kočnica) moment kočenja zbog niskih dopuštenih sila opterećenja relativno nizak. Izbor prom jera bubnja za kočenje zavisi od kvalitete kočne obloge, površinskog tlaka, habanja i zagrijavanja.

Odnos sila na vučnom i slobodnom dijelu kočne trake (pojasa) dan je jednadžbom F1= F 2 [vidi jednadžbu (210)], a FR= F1—F2^ F i. Površinski tlak između kočne trake širine b i bubnja za kočenje polumjera rx najveći je na dijelu gdje pojas nailazi na kotač za kočenje i iznosi: F površinski tlak Pmax = j - * ^ = — (526) Fr u N u m r, u m fi e P u ra d

b

sila tren ja širina kočne trak e polum jer k o čn o g b u b n ja koeficijent trenja baza p riro d n o g lo g aritm a ( = 2,718..) kut opasav an ja.

Kod jednostavnih kočnica (si. 441) opterećenjem ručice silom F B ostvaruje se na pojasnoj traci moment kočenja ♦ opterećenje rucice Fb u N Tk u N m F2 u N Zj, l2 u m d, u m e, fi, p

1s— - • — Fr B= Fr 2 —= — ^ / 2 đj e^ 1 /2

sila kočenja, m o m en t kočenja, sila u slo b o d n o m o g ran k u , dim enzije polužja, vidi si. 441, p ro m je r k o čn o g b ubnja, vidi legendu uz (526).

rc oTi (527)

453


K od sumarnih kočnica (si. 442) postiže se za oba smjera vrtnje, uz jednaku kočnu silu, jednak kočni m oment: B

f 2 - l 1+ f , - l 1 2 Tk e>*+l f i „ft i l2 i l2 d,i

(528)

Fj u N sila n a vučnom o g ranku, F2 u N sila n a slo b o d n o m o granku, ostale oznake vidi u legendam a uz (526) i (527) i na si. 442

Kod diferencijalnih kočnica (si. 443) djeluje sila trenja u kočnoj traci, pri desnom smjeru vrtnje, u istom smjeru kao i sila kočenja F B, koja zato može biti malena. Ako je f - ^ e ^ ■l2, dolazi pri desnom kretanju do samokočivosti, pa kočnica radi kao ustavljačica:

l2

d x -l2

(529)

e^-l

oznake vidi u legendam a uz (526), (527) i (528) i n a si. 443.

Kut opasavanja iznosi j S« 3/ 2 -7i

Slika 443. D iferencijalna kočnica

Slika 444. O vijena kočnica

Slika 445. D vosm jerna kočnica

Ovijene pojasne kočnice (si. 444) imaju polužje kao i jednostavne pojasne kočnice. S većim brojem ovijanja bubnja povećava se duljina dodira bubnja i pojasa, a time i moment kočenja. U odnosu na jednostavne pojasne kočnice, računa se s kutom opasavanja f % 1j 2 ■n. Dvosmjerne kočnice (si. 445) ostvaruju kod simetričnog učvršćenja krajeva pojasa na ručici u oba smjera isti moment kočenja. Kod svih kočnica odnos duljina pojedinih poluga izvodi se ovisno od veličine potrebnog m omenta kočenja, moguće 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 prem a njoj treba dimenzionirati. Proračun na zagrijavanje se vrši na isti način kao i kod čeljusnih kočnica.

454

12. K očnice

12.2.40. Stožaste kočnice

Aksijalnim pom akom dolazi do dodira površina kočenja (si. 446). Kao tlačna sila Fn pojavljuje se, međutim, samo jedna kom ponenta sile F B. Ove kočnice se upotrebljavaju u gradnji vozila i strojarstvu. Oblikuje se zavisno od veličine m om enta kočenja, ugradbenih mogućnosti i načina djelovanja sile kočenja. D a bi se postiglo jednakom jerno trošenje obloge potrebno je obratiti pažnju na centrično m ontiranje dijelova kočnice. Sila kočenja:

2Tk sin a Fn sin a p —__*___ B— j dm F ' Vb >7b

Sila otkočivanja:

F„D FOK = „ V O K ' *IB T„ u N m Fa u N F

b

u

N

P »1b

»loK a u 0 dm u m

(530) (531)

kočni m o m en t n o rm aln a sila sila kočenja koeficijent tren ja iskoristivost pri k očenju « 0 ,9 , iskoristivost pri o tk o čiv a n ju « 0 ,5 . k u t stošca srednji p ro m je r stošca

Slika 446. S to žasta kočnica i paralelogram sila

K od /i> ta n a potrebna dodatna sila otkočivanja Tok = (1,7... 2) FOK. 12.2.2. Vrtložna vodena kočnica

Razlikuju se prem a načinu izvedbe rotora i kućišta (kočnice s lopaticama, kom oram a, s udarnim svornjacima, trenjem tekućine itd.). N a slici 447 prika zana je shema kočnice s udarnim svornjacima, čija je prednost da je moment kočenja jednak za oba smjera vrtnje. Prem a stupnju napunjenosti kočnice stvara se pri visokoj brzini vrtnje rotora različito debeo vodeni prsten, kojemu svornjaci na statoru pružaju otpor. Time se određuje veličina reakcionog momenta. Taj m om ent prenosi se okretno uležištenim kućištem kao sila, preko poluge, na uređaj za pokazivanje. K ada se utvrdi potrebna količina vode koja struji, treba obratiti pažnju na zagrijavanje. Prem a podacim a proizvo đača može se izračunati: snaga trenja Pk = K 2 • F • n PK u W F u N n u s -1 K2

(532)

snaga kočenja, sila n a m jernom uređaju, b rzin a vrtnje, fa k to r ovisan o duljini kraka, = 0,001 za k ra k 974 m m .

455


12.2.3. Vrtložna zračna kočnica

M alo se primjenjuje, a pogodna je za ispitivanje brzohodnih pogonskih strojeva malih snaga. Snaga kočenja: PK u W A u m2 n u s"1 K2

Pkx

A ■d3 • n3 m, , -6~ A 2*10

(533)

snaga kočenja, aktivne površine lo p atica (krilaca), brzina vrtnje, faktor, vidi legendu uz (532).

12.2.4. Indukcione električne kočnice

Efekt kočenja postiže se magnetskim poljem ostvarenim električnim tokom. Prem a načinu djelovanja dijelimo indukcione električne kočnice sa asinhronom i sinhronom karakteristikom , te karakteristikom vrtložne struje. Asinhrone kočnice i one vrtložne struje upotrebljavaju se kao regulacione, a sinhrone kao kočnice za sprečavanje gibanja i kao regulacione.

Slika 448. P rin c ip ra d a čeljusne kočnice u građene u željeznički vagon

N a slici 448 prikazan je princip rada čeljusne kočnice ugrađene u željeznički vagon.

13.

BRTVE

13.1. Uvod Zadatak brtvi je sprečavanje da između dva funkcionalno razdvojena prostora dođe do toka medija iz jednog prostora u drugi. Brtve moraju ograničiti gubitke zbog propustivosti u takvoj mjeri da budu u potpunosti zadovoljeni zahtjevi u pogledu sigurnosti, a da pri tome omogućuju ekonomski povoljna konstruktivna rješenja. Problemi brtvenja javljaju se posebno kod kemijskih postrojenja, u vrlo različitim oblicima. Brtvenje poklopaca na aparatim a, priključaka i cjevovoda, statičko je brtvenje ili brtvenje dijelova koji miruju. Često je, međutim, potrebno brtviti i dijelove koji rotiraju, kao što su miješalice, pumpe, kom presori itd. Brtvenje rotirajućih strojnih dijelova, kao i onih koji se kreću tamo-amo, obuhvaćeno je pojmom dinamičko brtvenje. Prem 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 mogu nastati veliki gu bici prekidom rada), 3. vijek trajanja, 4. rastavljivost, 5. gubitak snage (gubitkom me dija ili trenjem), Za materijale od kojih 1. 2. 3. 4. 5.

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.

seizrađuju brtve važna su slijedeća svojstva:

mehanička, tama, otpornost na kemijske utjecaje, nepropusnost, toplinska rastezljivost,

6. postojanost na određene temperature, 1. obradivost, 8. otpornost na eroziono djelovanje.

Kao materijali za izradu brtvi dolaze u o b zir: 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.

13.2. Statičke brtve

457

13.2. Statičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji miruju Pokazalo 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 pada tlaka u mediju ne dolazi do strujanja medija tumače se: 1. postojanjem adsorbcionih slojeva molekula na površinam a brtvenja, posto janjem adsorbcionih sila (obrnuto proporcionalnih udaljenosti metalnih povr šina) koje su zavisne od vrste medija, vrste m aterijala brtvenih površina, 2. postojanjem sila kohezije između molekula medija, 3. postojanjem površinskih napona medija, 4. postojanjem kapilarnih sila. Praktički bi bilo nemoguće, a bilo bi i neekonomično, nastojati da se obradom 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 m olekularnih sila, što omogućuje povišenje dopuštenog unutarnjeg tlaka medija. Prethodnim tlakom označavamo 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 potrebnog prethodnog tlaka zavisit će od kvalitete i dimenzija brtvenih površina i otpora prem a promjeni oblika materijala površina brtvenja. Kako je za m eđusobno izravnavanje naležnih površina brtvenja potreban tlak koji će dovesti do tečenja, to će za čelične materijale koji se najčešće upotrebljavaju u strojogradnji biti potreban vrlo visoki prethodni tlak. Ako između naležnih brtvenih površina ubacimo poseban dio s nižom otpornošću prema promjeni oblika (brtva), potreban tlak brtvenja bit će niži. Druga mogućnost za sniženje tlaka brtvenja ostvaruje se odgovarajućim oblikovanjem naležnih površina, tako 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 potpuno nalijeganje brtvenih površina i prethodni 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 prethodnog tlaka (vremenom dolazi do deformacija brtvenih površina izazvanih puzanjem). 5. Učestalosti promjene opterećenja.

458

13. Brtve

Ako treba osigurati da kroz postojeću zračnost između dviju metalnih naležnih površina ne struji plin ili tekućina treba, kako se to najčešće i čini, između tih dviju površina uložiti dodatni dio koji će postojeću zračnost potpuno zatvoriti. Taj dodatni dio (koji se ulaganjem između naležnih površina, djelovanjem tlaka potpuno podaje površinskom obliku naležnih površina) nazivamo brtvama, ako dijelovi koji stvaraju zračnost miruju, a nabojima, ako se međusobno kreću (pravocrtno i okretno). 1 3 .2 .

13. 2. 2. B rtvenje m asam a za b rtv e n je , si. 4 5 6

1 3 .2 . 1. N erastavljivo b rtv en je (u v je tn o rastavljivo)

brtvenje prešanjem

brtvenje zavarivanjem

p o p re č n o prešanje, uvaljavanje, si. 4 5 4

zavari prenose sile, si . 4 5 0

B rtvenje s tro jn ih dijelova ko ji m iruju

zavari n e p ren o se sile, si. 4 5 1 ,4 5 2 ,4 5 3

m eke b rtv e , si. 4 5 7 ,4 5 8

13. 2 . 3 . R astavljivo brtvenje

b rtv en je p re te ž n o vanjskim silam a

p ro filn e brtve

b rtv en je b ez b rtvi, si. 4 6 2

tvrde b rtv e , si. 461

b rtv e od v iš e m aterijala,

si. 4 6 0

tvrde b rtv e , si. 4 7 2

m eke brtve, si. 471

u z d u žn o p rešan je, stezni sp o j, si. 4 5 5

p lo sn ate b rtv e , si. 4 5 9

brtvenje p re te ž n o pogonskim tlak o m (a u to m a ts k o brtvenje)

brtvenje b rtvenicam a

b rtvenje z ra č n o šć u , si . 4 6 8

e la stič n o brtvenje b rtv en ico m , si. 4 6 9

k ru to brtvenje b rtvenicom . si . 4 7 0

1

s p re te ž n o pla stičn im deform acijam a

s p re te ž n o e lastičn im d efo rm acijam a

m eke b rtv e , si. 4 6 3 ,4 6 4

tvrde b rtv e , si. 4 6 5

brtvenje te č en je m m aterijala, si. 4 6 6

S lik a 4 4 9 . S h e m a t s k i p r i k a z m o g u ć ih n a č i n a b r t v e n j a s t r o j n i h

d ije lo v a

brtvenje brtvam a oblik a ro m b a, si. 4 6 7 k o ji m ir u ju

459

13.2. S ta tičke brtve

Među brtve na dijelovima koji miruju (ovamo ubrajam o i brtvenje bez brtvi) ubrajam o: brtvenje zavarivanjem, brtvenje prešanjem i uvaljavanjem, plosna te brtve, profilne brtve, brtvenje naglavcima (kolčacima), brtvenje visokog tlaka, brtvenje vakuuma. Razlikujemo brtvenje nerastavljivih, uvjetno rastavljivih i rastavljivih spojeva. N a slici 449 shematski su prikazani mogući načini brtvenja strojnih dijelova koji miruju. K od brtvenja nerastavljivih spojeva rastavljanje se može postići samo razaranjem spoja. K od 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 (si. 450) su različiti oblici zavara cijevi i zavarenih spojeva koje najčešće i ne ubrajam o u brtvenje, nego u tzv. nerastavljivo spajanje. rovom je s$ pri mantali

Slika 450. Z a v a ren a cijev (zavarom p renosi se sila) Slika 451. Brtvenje po m o ću zav aren o g prstena, m em b ran sk a zavarena brtv a

p rstto i

Slika 452. Brtvenje p o m o ću zavara, sile p renose kopče

Slika 453. Brtvenje p om oću posebnog zavarenog prsten a

Zavareni spojevi kod kojih zavari ne prenose sile — brtvenje zavarivanjem imaju zadatak 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 em brane slike 451 i 453), koji su, zavisno od tem perature, izrađeni od nelegiranog ili legiranog čelika (Cr —V). N edo statak membranske brtve je unutarnji zavar (teško pristupačan), a kod zavara s prstenom zarezno djelovanje.

13. B rtve

460 Brtvenje prešanjem

Brtvenje uvaljavanjem nerastavljivo je poprečno uprešavanje. Brtvi se tako da se proširivanjem cijevi u valjanjem dobivaju visoki pritisci na naležnim površinama i dobro nalijeganje, koje brtvi. Čvrstoća spoja zavisna je od odnosa granice razvlačenja cijevi i m aterijala u koji se cijevi uvaljavaju. Čvrstoća spoja, kvaliteta i nalijeganje, mogu se utorim 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. B rtvenje uzdužnim prešanjem (stezni spoj)

Brtvenje uzdužnim prešanjem (slika 455) ostvaruje se uprešavanjem čahure od čelika Cr-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 K it za brtvenje, nanesen na naležne površine, stvara neku vrstu plosnate brtve (si. 456). Najčešći je manganski kit. Kit se najčešće upotrebljava za provizorno brtvenje kod neravnih naležnih površina ili tam o gdje se ne predviđa rastavljanje veze. U potrebljava se s ulošcima ili bez njih (valoviti limovi, Slika 456. Brtvenje p o m o ću m asa 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 kao 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 m iruju (S tatičko brtvenje)

Vrlo široka grupa rastavljivih brtvi dijelova koji miruju može se obuhvatiti pojmom brtvenje prešanjem, što označava m eđusobno tlačenje brtvenih površi na. Brtvenje prešanjem ostvaruje se bilo vanjskim silama (sile vijaka prirubničkih spojeva), bilo pogonskim pritiskom. U prvom slučaju govorimo o brtvenju plosnatim i profilnim brtvam a, a u drugom o autom atskom brtvenju.

Brtvenje ostvareno pretežno vanjskim silama

Plosnate brtve Plosnate brtve su male ali jednake debljine i predstavljaju najvažnije brtve. Glavna razlika između pojedinih plosnatih brtvi je materijal. O d m aterijala se zahti jeva da se prešanjem može deformirati, da deform iran opružno djeluje na površine tlačenja, da ima potrebna m ehanička svojstva, tvrdoću, potrebnu opteretivost pogonskim pritiskom, postojanost u odnosu na tem peraturne 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, kao što je buna S, perbunan, neopren i silikon), tzv. It- materijali, koža, pluto, klobučina, i razni plastici. Za tzv. tvrde brtve dolaze u obzir metali, kao što su: olovo, aluminij, meki bakar, a za visoke tem perature čelik (meki čelik legiran Cr, Ni, Mo, V, M n i Si). It-materijali (materijali koji prema trgovačkom nazivlju završavaju na -it, npr. klingerit) s različitim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Sadrže azbest kao toplinski otporan kostur, te m alu količinu sintetičke gume, kao vezivo i punila.

Slika 457. P lo sn a ta dijeljena b rtv a o d gum e

Slika 458. U g ra đ e n a p lo sn a ta b rtv a od gum e

M eke brtve mogu biti od jednog dijela ili sastavljene (dijeljene), slika 457. N a slici 458 prikazana je plosnata meka brtva od gume. Oblikovanje površina koje se brtve mekim plosnatim brtvama vrši se zavisno od nazivnog tlaka, kako 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 m etalnih okvira ili uložaka izrađenih od bakarnog, mesinganog, olovnog, aluminijskog, nikaljnog ili čeličnog lima, te ispune od mekog m aterijala za brtvenje.

13. B rtve

462

Slika 459. P lo sn a te brtve a) p riru b n ic a sa ravnom ra d n o m p o v ršin o m ; b) p riru b n ic a s u to ro m i p e ro m ; f) p riru b n ic a s izd a n k o m ; d) p riru b n ic a za brtv en je cijevi p rem a cijevi

bez metalnog okvira

s metalnim okvirom

bi

a) cl Slika 460. P lo sn a te brtv e o d više m aterijala a) ko m b in a c ija m ekog b rtv ila i lim ene o bloge (različiti oblici presjeka); b) k om binacija m ekog brtv ila i k o stu ra o d valovitog m ate rijala ; c) b rtv e izrađene od profiliranih tra k a s uloženim azb estn im tra k a m a bndtno i gncano

bruSeno / greeano

Slika 461. P losne brtve, tvrde (shem atski prikaz)

Slika 462. B rtvenje bez brtvi, o b ra đ en a p o v ršin a nalijeganjem

Brtvama izrađenim od više m aterijala želimo postići 1. povećanje čvrstoće i trajnosti (češće rastavljanje) ugradnjom skeleta, upo trebom odgovarajućih punila ili obloge, 2. povećanje kemijske otpornosti (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, (si. 461) izrađuju se pretežno od m etala visoke elastičnosti, da bi mogle izdržati visoke sile predzatezanja. O tpor 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 m nogo puta rastaviti. Ovim načinom brtvenja moguće je točno održavanje m jera 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 m aterijala velike otpornosti prem a promjeni oblika potrebne velike sile da bi se izazvale neophodne plastične deformacije naležnih površina. Brižljivom obradom naležnih površina mogu se potrebne sile održati u prihvatljivim granicama. N a 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 m alu 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. K od spojeva koje treba češće rastavljati, brtva smije biti samo elastično deformirana. M eke projilne brtve izrađuju se od gume i azbesta. Kod mekih profilnih brtvi imaju elastično-plastične deformacije u okviru predviđenog prostora odre đeno značenje. N a slici 463a prikazana je brtva od gume okrugla presjeka. Prvotni okrugli presjek prilagođuje se kod pritezanja vijaka sve više posebnom

a)

bi

Slika 463. M eke brtv e: a) p riru b n ic a s u to ro m za o k ru g lu gu m en u b rtv u ; b) oblici m ekih brtvi

obliku između dviju prirubnica. To prilagođavanje ide sve dotle dok prirubnice ne sjednu jedna na drugu, kada daljnja deformacija nije više moguća. P rostor 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. B rtve

profiliranih brtvi u obliku češlja (si. 464) dolazi do nalijeganja na koncentrič nim naležnim površinama, na kojim a se time povećavaju specifični pritisci. Time se ispupčenja brtve prilagođuju neravnina m a naležnih površina. Šupljine se ispunjavaju grafitnom pastom ili tankim It —brtvenim m a terijalom. Slika 464. P riru b n ic a s glatk o m naležnom p ovršinom i b rtvom u o b lik u češlja

Slika 465. T vrde profilne brtve a) p riru b n ic a s u to ro m za lećastu b rtv u ; b) u to r u priru b n ici za p rste n astu (Joint) brtvu

Slika 466. Brtvenje tečenjem m aterijala

Slika 467. B rtvenje b rtv o m u obliku ro m b a izrađenog od m ekog željeza

Slika 468. P rin c ip brtvenja o tv o ra p o m o ću brtvenica

Tvrde projilne brtve izrađuju se od mekog željeza (armco) i legiranog čelika, bakra i lakih metala. D odir u liniji kod neopterećene brtve prelazi opterećenjem u površinski dodir. Ta površina ne smije biti preuska zbog opasnosti da korozija ne prouzroči propusnost. Često se izrađuju kao profilne brtve, da bi snizile sile potrebne za pritezanje. Glavni oblici tvrdih profdnih brtvi prikazani su na slikama 465a i b. M aterijal se bira zavisno od pogonske temperature. Osim toga je potrebno da pretežni dio elastičnih i plastičnih deformacija kod pritezanja bude u samoj brtvi.

465

13.2. S ta tičke brtve

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 (si. 466) upotrebljavaju se meki metali (alu minij, bakar, a na nižim tem peraturam a i guma), a brtve se ulažu u posebno oblikovan zatvoren prostor. Brtva se tlačenjem dovodi u stanje tečenja i djeluje kao tekućinom zatvoren prostor, zabrtvljujući sve putove za prolaz. Za brtvenje pomoću brtvi u obliku romba (si. 467) upotrebljava se meko željezo (armco). Bez obzira na visoku čvrstoću m aterijala brtve, dolazi zbog oštrog brida brtve do tečenja materijala, a time i do dobrog i točnog nalijeganja naležnih površina i pri relativno slabom tlačenju. Rezultati su to bolji što je zašiljenost veća. Brtvenje brtvenicama Brtvenicama se brtve visokotlačne posude. Prostor između poklopca i stijenke visokotlačne posude zatvoren je u obliku brtvenice (si. 468). Sile poklopca preuzete su od stijenke posude. Elastično brtvenje brtvenicama (si. 469) vrši se gumenim prstenom koji se djelovanjem čeličnog prstena tlači. Takvo elastično spajanje cijevi ne omogućava preuzimanje uzdužnih sila, ali omogućava kutne i male uzdužne deformacije.

Slika 469. E lastično b rtvenje b rtv en icam a

Slika 470. K ru to brtvenje brtvenicam a

Kruto brtvenje brtvenicama (si. 470). Uže namočeno u bitumen ili katran nabija se u prostor brtvenice i zatvara nabijanjem olova. Olovo preuzima sile koje djeluju na brtvenicu prianjanjem uz hrapave površine livenih cijevi. M ala elastičnost olova omogućuje samo male deformacije cijevnog voda. Brtvenje ostvareno pretežno pogonskim tlakom (Automatsko brtvenje)

Pod automatskim brtvenjem podrazumjevamo takovo kod kojeg potrebne sile brtvenja daje sam pogonski tlak. Za razliku od dosada spomenutih načina brtvenja, ovdje s porastom pogonskog tlaka raste efekt brtvenja. Meke brtve su okrugli prsteni (0-prsteni) od gu me. Pri ugradnji se deformiraju za oko 1/10 pro mjera prstena. Za vrijeme pogona unutarnji tlak tlači prstene na bokove utora, slika 471. Slika 471. Brtvenje o k ruglim b rtv am a: a) defo rm iran a b rtv a : b) stlačena b rtv a u n u tarn jim pogonskim tlakom 30 Elementi strojeva

13. B rtve

466

Tvrde brtve (delta-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 obrađene površine utora. Za brtvenje potrebne su male deformacije.

Slika 472. B rtvenje p o m o ću tzv. D E L T A -prstena: a) neopterećeno; b) p re d o p te reć en o ; c) o pterećeno pogonskim tlakom

13.3. Dunamičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji se okreću ili se kreću tamo-amo Kod svake dodirne brtve strojnih dijelova koji se kreću treba u principu zatvoriti tri moguća prolaza: 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 odnosu 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 tamo-amo. U odnosu na glavne putove mogućeg prolaza medija, zavisno od relativnog gibanja između cilindričnih radijalnih površina, možemo podijeliti brtve u dvije glavne grupe: 1. Glavno brtvenje na cilindričnoj brtvenoj površini. Brtva stoji, a relativno gibanje je između vratila, odnosno motke i brtve. Glavno (primarno) brtvenje je ono koje se odnosi na mogući prolaz medija između vratila, odnosno motke. Sporedno (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 ono koje se odnosi na mogući prolaz medija između brtve i kućišta. Sporedno (sekundarno) brtvenje je ono između vratila i brtve. Glavno brtvenje treba da osigura nepropusnost između površina velike relativne brzine, a sekundarno djeluje gotovo mirno. Teoretska osnova brtvenja pokretnih dijelova počiva, slično kao i kod brtvenja nepokretnih dijelova, na molekularnim silama graničnih slojeva. Na slici 474 pokazani su putovi kojima nastoji medij dodirne brtve teći u smjeru pada tlaka. Ujedno ta slika pokazuje koje sve putove mogućeg tečenja medija treba zatvoriti brtvenjem.

467

13.3. Dinamičke brtve 13. 3. D odirne brtve stro jn ih dijelova koji se kreće (brtvenice)

13. 3. 2. G lavno brtvenje na radijalnoj površini, brtvenje radijalnih površina, brtvenje kliznim prstenom , si. 49 0

1 3 .3 . 1. G lavno brtvenje na cilindričnoj površini (brtvenice s brtvilom

1--- 1

stlaćiva brtvila

m eka brtvila si. 4 7 5 .4 7 6 ,4 7 7

brtvila postojanog oblika

hidraulik brtve

rad u p o d ru č ju suhog ili m ješovitog trenja

višedjelni prsteni, si. 4 89

opružni prsteni (prorezani) brtvila u kom binaciji m e ta l-n e m e ta l (k udjelja, azbest, gum a, p lastičn e mase), si. 4 7 9 , m eka m etalna b rtvila, sf. 4 8 0

o p ru žn o djelovanje prem a van (klipni p rsteni, si. 4 8 8 )

brtvenje m anšetam a

o p ružno djelovanje prem a u n u tra , si. 48 7

profilne brtve

I I

jednostavne inanšete, si. 4 8 1 .4 8 3

rad u p odručju tekućeg trenja (z ra č n o st nije definirana)

O -p rs te n i, si. 485

dvostruke m anšete, si . 484

posebni profili, si. 486

Slika 473. S hem atski p rik az m ogućih n ačin a b rtv en ja dijelova koji se kreću

rabijatna

kućište

V

/ propusnost brtve

//////////,

aksijoto propusnost

Slika 474. S hem atski p rik az m ogućih p ro p u sn o sti dijelova koji se kreću 30*

468

13. Brtve

13.3.1. Brtvenje brtvilom

Ovaj način brtvenja jedan je od najstarijih, kojim se brtve uzdužno pokretljive m otke (klipnjače). Prem a načinu djelovanja dijelimo ovu grupu na: Stlačive brtve, kod kojih se brtveni efekt postiže poprečnim deformacijama dobivenim tlačenjem na brtvilo. Brtve postojana oblika (tvrda brtvila), kod kojih se potreban tlak brtvenja ostvaruje pom oću pogonskog tlaka medija. Automatske brtve (hidraulik brtve), kod kojih se potreban tlak brtvenja ostva ruje pogonskim tlakom. Stlačiva brtvila Brtvenice s mekim brtvilom postižu potreban tlak brtvenja vanjskom silom, prema primjeru na slici 475, vijcima. Plastičnom deformacijom brtvila dobiva se radijalni tlak brtvenja, koji smanjuje zračnost između brtvila i motke i brtvila i kućišta na mjeru potrebnu za brtvenje. Da brtveni medij ne bi izlazio, potrebno je da tlak brtvenja bude veći nego tlak medija koji se brtvi. Brtvilo se sastoji od pletenog, nam otanog ili slaganog m aterijala (pamuk, kudjelja, azbest, staklena vuna), impregniranog različitim sredstvima za impregniranje (suha im pregnacija: grafitom, molibdendisulfidom, kaučukom, plastima; masna impregnacija: lojem, mašću, uljem). Pletenice brtvila mogu biti kvadratna ili okrugla presjeka. Pritezanjem vijaka dobivam o na prirubnici silu F r koja izaziva aksijalno naprezanje: ,5 3 4 )
aksijalno nap rezan je brtve, vanjski pro m jer brtve, u n u tarn ji pro m jer brtve. sila k o ja se p ritezanjem vijaka prenosi na prirubnicu.

Deformabilnošću brtvila javlja se radijalno naprezanje: (535)

propusnost između brtvila i motke l vretena)

Slika 475. B rtvenica s m ekim brtvilom

o u N /m m 2 radijalnim naprezanjem stvore ni tlak brtve, k fa k to r koji proizlazi iz od n o sa aksijalnog i rad ijaln o g n a p rez a nja, a u v jeto v a n je trenjem izm e đ u b rtvila i m o tk e 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, među koje spadaju: Brtvilo. Sastav materijala, način pletenja, način prerade, tvrdoća, kvalitet površine, oblik i dimenzije, deform abilnost, tem peraturni utjecaji, relaksaciono ponašanje, spadaju m eđu one faktore brtvila koji utječu na radijalna naprezanja i tok pada tlaka medija. Vratilo odnosno motka i kućište, utječu dimenzijama, kvalitetom površinske obrade, materijalom. Medij utječe sastavom i viskoznošću. Pogonski uvjeti nose sa sobom utjecaje ugradnje, tlaka, tem perature, brzine vrtnje, stanja istrošenosti. Vanjski uvjeti nose sa sobom utjecaje predprešanja inicijalnog naprezanja, vremena i načina djelovanja. Specijalni oblici i dopunski uređaji brtvi i brtvenica. Ovamo spadaju dodatno podmazivanje, hlađenje, upotreba različito tvrdih prstena, upotreba opru ga itd. Zbog nabrojanih utjecaja, proračun brtvenja s mekim brtvenicama veoma je otežan.

m m w /r

s=i.2svd

imun i. » i/r

issssa

Slika 476. F u n k c io n aln a zavisnost s = j ( d ) i l = J ( p , d) b rtvenica s m ekim brtvilom a) zavisnost izm eđu u n u tarn jeg p ro m je ra d i širine brtv ila s (D IN 3780); b) zavisnost duljine b rtvila od u n u tarn jeg pro m je ra d i tlak a

Praksa je pokazala da način ugradnje, odnosno montaže, odlučujuće utječe na ponašanje brtvenica s mekim brtvilom. Iz dosadašnjih iskustava i rezultata dobivenih pokusom dane su prem a D IN 3780 zavisnosti s = f ( d ) i l = f (p, d) na sli kam a 476 a i b.

13. Brtve

470

M eka brtvila su pleteni ili m otani konopci ili prsteni kvadratna ili okrugla presjeka od kudjelje, pamuka, azbesta, klobučine, pluta, kože, gume i umjetnih m aterijala (teflon, fluon). Zbog smanjenja trenja i protiv kemij skih utjecaja, te za zatvaranje šupljina u brtvilu, dodaju se prstenima, odnosno konopcima, mast, ulje, parafin, vazelin i dodaci grafita i molikota. Često se upotrebljava i kom binacija: gumena jezgra, pleteni pamučni namotaji, slika 477.

5#a od prkvbokt

brtvtfike

Slika 477. M eka b rtv a s gum enom jezgrom 1 i p om učnim pletivom 2

Slika 478. S hem atski p rik az p ro sto ra i n ačin a djelovanja m eke brtve

M eđu stlačiva brtvila u kombinaciji metal-nemetalni materijali i meka m etalna brtvila spadaju brtvila različite konstrukcije, kao što su: metalni šuplji prsteni punjeni mazivom, punilom od elastičnih uložaka ili ravnih, odnosno profiliranih m etalnih prstena, kom biniranih s mekim materijalom. Posebno svojstvo takvih brtvila je da mogu služiti i za vođenje. N a slici 478 prikazan je način djelovanja meke brtve. N a slici 479 prikazane su metal-nemetalne brtve, a na slici 480 meka m etalna brtva.

b)

cl

d)

Slika 479. M etal-n em etaln e brtve a) s m etalnim ž icam a; b) s m etalnim lam elam a; c) s m etalnim folijam a; d) s m etalnim šupljim prstenom

Slika 480. M eka m etaln a b rtv a

M eka metalna brtva izrađuje se u obliku stožastih prstena od metala dobrih deformabilnih svojstava. Zbog metalnih površina dodira potrebno je dobro podmazivanje. Hidraulik brtve (Brtve s automatskim djelovanjem)

Prilikom ugradnje brtve daje se određeno predopterećenje. Pogonskim tlakom dolazi do nalijeganja brtve na vratilo, odnosno motku. Brtvenje mansetama. Način djelovanja manšete prikazan je na slici 481. Na slici 482 a do d prikazani su različiti oblici manšeta. Na slikama 483 i 484 prikazani su primjeri ugradnje. Osim oblika prikazanih na slici 482, ulaze ovamo i profilne brtve (0-prsteni. X-prsteni i kvadratni prsteni), slike 485 i 486.

471

13,3. D inamičke brtve

I Slika 481. N ačin d jelovanja m anšete pri brtvenju

Slika 482. M anšete za brtvenje a) u o bliku šešira; b) u o b lik u lonca; c) m anšete za brtvenje vratila; d) i e) m anšete s u to ro m ; /) m anšete u obliku strehe; g) m anšete s usnicam a

V V-prtitft

Slika 483. Je d n o sta v n a m an šeta u o b lik u šešira

sintetička guma metatni aedUprstem imaju zadatak vođenja ______________ (bijeti metat)________

Slika 484. P rim je r ugradnje d v o stru k e m anšete a) s ravnim i zaobljenim leđnim dijelom ; b) m an šete od sintetičke gum e u o b lik u strehe

Slika 486. Brtvenje O V -p rsten o m

13. B rtve

472

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 najm anju moguću mjeru i dobrim prilagođavanjem obiju brtvenih površina. Materijal su legure bijele kovine, specijalne bronce, sivi lijev, umjetni ugalj, sinteriram i umjetni materijali. Upotrebljavaju se za brtvenje u teškim uvje tim a rada (visoke tem perature, visoki tlak i velike brzine).

S L . , djelovanjem p rem a u n u tra , za visoke tem p e ra tu re

Slika 488. P ro re za n i prsten s o pružnim djelovanjem p rem a van (klipni prsten)

Slika 489. Višedjelni prsten s op ru g o m

Brtvila postojana oblika sastoje se bilo od prorezanih prstena s opružnim djelovanjem prem a unutra (si. 487), bilo od opružnih, djelovanjem prema vani (si. 488) (klipni prstenovi), ili od višedjelnih oprugom držanih segmenata, prstena (si. 489). Ugrađuju se u prstenaste kom ore da bi se omogućila radijalna pokretljivost. Upotrebljavaju se za brtvenje klipnjače parnih strojeva, đisel-m otora i kom presora. Za brtvenje vratila vodenih turbina, centrifugalnih pumpi i malih turbina prsteni mogu biti od grafita.

13.4. B ezdodirne brtve

473

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 mogu brtviti plinove i pare), na tem peraturi do 200 °C (i više). Upotrebljavaju se kod centrifugalnih pumpi, zupčastih pumpi, bubnje va za sušenje, miješalica. Gubici zbog propusnosti su niski, nije potrebno posebno održavanje, a efekt brtvenja nezavisan je od trošenja, te malog aksijalnog i radijalnog pom icanja vratila.

Slika 490. B rtvenje p o m o ću kliznog prste n a a) dijelovi brtve: 1 k u ćište; 2 drugi klizni p rste n ; 3 prvi klizni p rste n ; 4 O -p rste n ; 5 -v ratilo; 6 o p ru g a ; i— b) različite izvedbe b rtvi p o m o ću kliznog p~ prstena

Brtvenje pomoću kliznog prstena prikazano je na slici 490 a, a na slici 490 b prikazane su izvedbe brtvi pom oću kliznog prstena. Aksijalnom silom tlači se okretni klizni prsten prem a prstenu koji stoji, ili obratno. Time se postiže radijalno brtvenje na paralelnim radijalnim plohama. Aksijalna propusnost između prstena i vratila brtvi se pom oću 0-prstena ili manšete. D a bi se postigla paralelnost čeonih kliznih ploha, mogućnost uzdužne dilatacije apara ta i dijelova kliznih prstena, te mogućnost izravnanja zbog trošenja kliznih ploha, m ora postojati bar jedan elastičan dio — m em brana, opruga, profili rani gumeni dio.

13.4. Bezdodirne brtve Bezdodirne brtve karakterizirane su time što u pogonskom stanju ne dolazi do dodira između brtvenih površina koje se kreću i onih koje stoje, a pri tome postoji određena zračnost. Činjenica da postoji određena zračnost, odvaja ove brtve od onih dodirnih brtvi kod kojih u pogonu dolazi zbog tekućeg trenja (npr. mnoge klizne brtve) također do zračnosti, ali zračnost u tom 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, odnosno ili,

13. Brtve

474

vrtloženjem izazvanim strujanjem. K arakteristično svojstvo tih brtvi je da one ne brtve potpuno. Takve brtve možemo podijeliti na one koje rade sa zračnošću i one koje rade kao lahirintne. Jedna m eđugrupa su brtve čija svojstva leže negdje između onih koje rade sa zračnošću i onih koje rade kao 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

1 3 .4 .5 . Membranske brtve

1 3 .4 .4 . Brtvenje pomoću tekućine

potreban tlak stvoren izvan brtve.

13.4.3 Labirint sa zračnošću

radijalna zračnost

aksijalna zračnost, si. 393 a

i

jednostavni, si .499

i

dvostruki, si. 500

navojna brtva

centrifugalna brtva ravna m embrana, si. 505

jednostavna. sL 503

dvostrana, si. 504

i

prsten, si. 493 c

sa samopodešavanjein zračnosti. si. 494 b

zračnošću, si. 493 b

bez samopodešavanja zračnosti. si. 494 a

aksijalni labirint, si. 495

radijalni labirint, si . 496

s pločastim rotorom , si. 501

fleksibilna membrana, si. 507

m em brana od valovitih cijevi, si. 506

i

s lopatičastim rotorom

stepenovani labirint, si. 498

S lika 491. P regled b rtv en ja po m o ću b ezd o d irn ih brtvi

Na slici 491 je pregled bezdodirnih brtvi. Takve brtve upotrebljavaju se tam o gdje se javljaju velike relativne brzine, koje bi kod primjene dodirnih brtvi izazvale veliko trenje i habanje. Problem podm azivanja i održavanja stvarao bi velike poteškoće.

a) ¿ ¡r////Ć }' Slika 492. O snovni oblici b ezd o d irn ih brtvi a) b rtvenje z rač n o šć u ; b) b rtvenje zračn o šću i la b irin to m ; c) brtvenje labirintom

475


Bezdodirne brtve razvile su se uglavnom kod parnih i plinskih turbina, ali se upotrebljavaju i kod vodenih turbina, centrifugalnih pumpi i puhala. Klipni kom presori 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, dan 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 lam inarno ili turbulentno, pad tlaka nastaje unutarnjim trenjem ili unutarnjim vrtloženjem fluida (si. 493 a, b, c). Teškoće pri upotrebi ovdje su u održavanju uskih granica zračnosti. M eđutim samocentriranje, za koje se potrebne sile mogu točno izračunati, javlja se kao važno svojstvo zračnosti.

l .................. ili

bi

cl

Slika 493. S hem atski p rik az b ezd o d irn ih aksijalnih brtvi a) je d n o s ta v n a ; b) s tu ljk o m ; c) s plivajućim p rste n o m

Ako se zračnost na cijeloj duljini ostvaruje samo jednim tuljkom (slika 493 b) nastaju konstruktivne poteškoće. Zato se danas ukupna duljina zračnosti dijeli na manje duljine. Iz pojedinih prstena dobivena brtva plivajućih prstena može lakše slijediti prom jenu položaja vratila ili motki (si. 493c). Radijalne bezdodirne brtve sa zračnošću

Radijalne bezdodirne brtve sa zračnošću, a bez mogućnosti nastavljanja zračnosti (si. 494a) razlikuju se od aksijalnih samo položajem ravnine zračnosti; ovdje je zračnost u vertikalnoj ravnini. V////////, Slika 494. Shem atski p rik az bezd o d irn ih rad ijaln ih brtvi a) bez m ogućnosti n astav ljan ja z rač n o sti; b) s m ogućnošću n astav ljan ja zračnosti

aI

Brtvenje radijalnom zračnošću s autom atskim nastavljanjem zračnosti (aksijalno pomične brtvene površine) razvijeno je u posljednje vrijeme (si. 494b). Autom atsko nastavljanje zračnosti može se ostvariti na razne načine, npr. zračnošću koja se smanjuje u smjeru pada tlaka.

13. B rtve

476

Kod brtvi sa zračnošću količina protjecanja zavisna je od dimenzija zračnosti (širine i duljine), razlike tlaka, viskoznosti medija i kvalitete povr šinske obrade (hrapavost). Za lam inarno strujanje: Q _ ( Pi ~P2)-dm - n - h 3

(536)

rj ■l p, p2 u Pa dm u m h u m ri u P as Q u m 3/s

tlak n a p o četk u i na k ra ju zračnosti, srednji p ro m jer, zračnost, d in am ičk a viskoznost, k oličina 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 kom ori zbog vrtloženja i udara u toplinsku energiju. D a bi se ostvarilo potpuno vrtloženje, a time prije slijedećeg mjesta vrtloženja i brzina blizu nule, potrebne su promjene smjera. To se postiže pregradnim stijenama (labirintima). Količina protoka zavisi, osim od pada tlaka od širine zračnosti prigušnog mjesta, a prije svega od broja z serijski uzastopno smještenih prigušnih mjesta. K od nestlačivih medija: (537) fa k to r zavisan od R eynoldsova b ro ja u tv rđ en eksperim entalno, = Slika 495. A ksijalna lab irin tn a brtv a

/.

hum d„ m u m g u m /s2 H ui u m z

Slika 496. R adijalna la b irin tn a brtv a

veličina o tp o ra, zračnost, srednji prom jer, u b rz an je pri slo b o d n o m padu, u k u p a n pad, bro j serijski u z asto p n o sm ještenih prigušnih m jesta.

Slika 497. R azličite izvedbe lab irin tn ih b rtvi

Slika 498. S tepenovana lab irin tn a b rtv a

13.4. Bezdodirne brtve

A li

Prema položaju prigušnih mjesta razlikujemo aksijalne (si. 495) i radijalne labirintne brtve (si. 496). N a 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 pom oću zračnosti i pravog labirintnog brtvenja. Pri tome postoje prigušna mjesta s manjom ili većom brzinom. Protoci su kod ovih brtvi niži nego kod brtvi sa zračnošću. Prednost je u nesmetanoj međusobnoj aksijalnoj pomičnosti. Prema učešću površina brtvenih zračnošću određeno je ponašanje brtve kao više slično brtvenju zračnošću, odnosno više slično labirintnom brtvenju. Zbog mnogih utjecajnih veličina danih načinom oblikovanja zračnosti, odre đivanje propusnosti nije moguće bez pokusa, što čini razliku u odnosu na prethodne brtve.

Ovaj način brtvenja, koji označavamo kao jednostavni labirint, nenazubljeni labirint, upotrebljava se često tam o gdje bi pravi labirint, zbog zadiranja prigušnih mjesta, prouzročio m ontažne poteškoće ili ne bi uopće bio primjen ljiv, kao što je brtvenje strojnih dijelova sa gibanjem tamo-amo. N a slici 499 prikazana je jednostavna, a na slici 500 dvostruka labirintska brtva sa zračnošću. 13.4.4. Brtvenje pomoću tekućine Za potpuno brtvenje, kao što je npr. potrebno kod brtvenja otrovnih medija, upotrebljava se tekućina kao sredstvo za zatvaranje prolaza medija koji se brtvi. K od brtvenica se potreban tlak za brtvenje ostvaruje u samoj brtvi, a kod brtvenja pom oću 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 upotrebom žive. Slika 501. B rtvenje po m o ću vodenog prste n a

Za brtvenje pom oću vodenog prstena (si. 501) upotrebljava se za stvara nje potrebnog tlaka centrifugalna sila. Nivo tekućine postavlja se u zavisnosti od razlike tlaka. Zračnost može biti relativno velika. Dio tekućine koja se

478

13. Brtve

gubi hlapljenjem treba nadomjestiti novom tekućinom dovedenom izvana. U m irovanju potrebne su pomoćne brtve.

\ ' Slika

502. Brtvenje po m o ću tekućine s pretlak o m 1 ulaz tekućine, 2 ulaz p lina koji se brtvi, 3 izlaz tekućine, 4 isisavanje plina

Slika 503. B rtvenje jed n o sta v n im navojem a) n a vratilu; b) u kućištu

Kod brtvenja pom oću tekućine u labirintnoj brtvi ili u brtvi sa zračnošću (si. 502) dovodi se tekućina s pretlakom p 0 > P i na pogodnom mjestu u brtvu. N a taj način izlaze iz brtve prem a van, a i ulaze prem a unutra, samo male količine tekućine za brtvenje. K ao medij za brtvenje upotrebljava se ulje (veće viskoznosti pri višem tlaku), u specijalnim slučajevima plin ili para (vakuumske brtvenice parnih turbina). N a slici 503 prikazana je jednostavna brtva s navojem na vratilu ili na kućištu, zvana hidrodinam ička brtva, a na slici 504 dvostrana brtva s navojem. Potreban tlak stvara se pom oću navoja koji trans portira tekućinu. Ako sam medij koji treba brtviti ima dovoljnu viskoznost i prionljivost, onda za brtvenje nije potreban poseban medij. Povratni transport medija koji treba brtviti po m oću navoja omogućuje brtvenje. U ostalim slučajevima m ora se upotrijebiti posebna tekućina za brtvenje, visoke viskoznosti.

Slika 504. Brtvenje d v o stra n o m b rtvom s navojem

Slika 505. P lo sn a ta m em b ran sk a brtv a

13.4.5. Membranske brtve Ove se brtve mogu samo uvjetno ubrojiti u bezdodirne brtve. One su zapravo posebna grupa brtvi. Za dijelove koji se kreću tam o-am o s malim brojem hodova u jedinici vremena upotrebljavaju se dijelovi koji se mogu jako deform irati — valovite cijevi, membrane od tom baka, mesinga, nemetala, nehrđajućeg čelika, umjetne gume, koje povezuju pomični dio s dijelom koji stoji. Prednost tih brtvi je potpuna nepropusnost. Kod okretnih gibanja može se ovim brtvam a ograničeno brtviti.


479

Za gibanje tam o-am o brtvenje je potpuno, pa su na taj način brtveni vrlo vrijedni i otrovni mediji.

membrano

Slika 506. M e m b ran sk o brtvenje po m o ću valovite cijevi

Slika 507. Brtvenje pregibnom m em b ran sk o m b rtvom

Prema obliku razlikujemo: Valovite cijevi izrađene od tvrdih m aterijala (čelik, tombak) ili mekih guma, teflona, upotrebljavaju se najčešće za brtvenje zapornih organa i za naj-, veći tlak. N a slici 506 prikazana je takva brtva od valovite cijevi. Plosnate ravne i valovite membranske brtve. Poznate su ravne membrane kod m em branskih pumpi ili valovite m em brane kod m anom etara. Na slici 505 prikazane su plosnate m em brane od gume za male razlike tlaka i male hodove. Ove 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. N a 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 transport plinova, tekućina, tjestanih ili sitnozrnastih krutih tvari. Cijevnim vodovima može se prenositi i tlak, pri čemu sam transport sadržine cijevi nema u tom slučaju posebno značenje. Polazimo li od uređaja za proizvodnju i preradu kemijskih proizvoda, prehrambenih proizvoda, ulja, vode, vidimo da se cijevnim vodovima vrši transport, raspodjela i regulacija raznih vrsta tekućina, plinova i para. Osim toga mogu cijevi da služe i kao osnovni konstruktivni elementi kemijskih postrojenja i izmjenjivača topline. Cijevi se izrađuju od gotovo svih vrsta materijala, a mogu se upotreb ljavati i do najviših tlakova i tem peratura. Cijevi su najčešće okrugla presjeka, ali mogu biti i pravokutne. Okrugao presjek je u odnosu na pravokutni u prednosti zbog manjih gubitaka pri strujanju i gubitaka topline, a i veće je čvrstoće kod iste vrste materijala. Izrada okruglih cijevi jednostavnija je. Pod nazivnim tlakom prema D IN 2401, odn. JUS M.B6.006, podrazum ije vamo onaj tlak u N /m m 2 koji služi kao osnova za proračun dijelova cijev nog voda. Stupnjevanje nazivnih tlakova dano je u spomenutom D IN 2401 i JUS M.B6.006. Pogonski tlak je onaj najveći tlak kojem smiju biti izloženi u pogonu dijelovi cjevovoda dimenzionirani prem a nazivnom tlaku. U tem peraturnom području od + 2 0 do + 1 2 0 °C dopušteni pogonski tlak jednak je nazivnom tlaku. Na višim tem peraturam a dopušteni pogonski tlak niži je od nazivnog tlaka. DIN 2401, BI. 2, daje pregled dopuštenih pogonskih tlakova i nazivnih tlakova u zavisnosti od temperature. Dolazi li u pogonu do jačih kolebanja tlaka, do prolaznih prekora čenja tem peratura, odnosno do dodatnih mehaničkih opterećenja cijevnih vodova (npr. ako 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. Kao ispitni medij upotrebljavaju se tekućine. Radi povećane opasnosti smiju se plinoviti mediji upotrebljavati za ispitivanje samo uz određene mjere sigurnosti.

¡4.1. Cijevni vodovi

481

Ispitni tlak gotovih cijevnih vodova niži je, zbog osjetljivosti brtvi, prirubnica 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, mogu se upotrebljavati i plinoviti mediji (zrak, dušik). Nazivni promjeri (D IN 2404, JUS M.B6.005) odgovaraju unutarnjem promje ru cijevi. Razlike između stvarnog unutarnjeg prom jera i nazivnog promjera proizlaze iz različitih debljina stijenke cijevi, kod jednakih vanjskih promjera. Naime, u odnosu 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 tako za m eđusobno spajanje dijelova cijevnog voda pom oću vijaka i matica. Prirubnice su najčešće okrugle, a mogu 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. M aterijal cijevi Cijevi od sivog lijeva imaju nalivene prirubnice, odnosno kolčake. U potreb ljavaju se za vodove položene u zemlju, gradsku mrežu za plin, vodu i otpadnu vodu u koliko za otpadnu vodu zbog velikih dimenzija nisu upotrijeb ljene betonske ili keramičke cijevi. K oroziona zaštita je vruće nanesen bitumen, preko kojeg se nanosi još i premaz vapnenim mlijekom zbog organskih kiselina tla. Sivi lijev je zbog svojih dobrih antikorozionih svojstava u prednosti ispred čelika. N edostatak mu je, da je položen ispod ulica s jakim prometom izložen lomu, pa m ora biti pri polaganju dobro osiguran. Čelične cijevi s kolčacima upotrebljavaju se kao i cijevi od sivog lijeva. Zbog veće korozione osjetljivosti potrebna je dobra zaštita. Neosjetljive su na prom etna opterećenja. Cijevi s navojem upotrebljavaju se za kućne uređaje kod niskih tlakova. Pocinčane se upotrebljavaju za vodove hladne i tople vode, a nepocinčane za paru i ulja. Bešavne čelične cijevi su najčešće upotrebljavane za sve tlakove i tem perature. Spajaju se zavarivanjem, prirubnicam a ili pom oću navoja. Koroziona zaštita postiže se pocinčanjem i nemetalnim prevlakama. Šavne čelične cijevi upotrebljavaju se u granicam a uobičajenih dimenzija kao i bešavne. Šavne cijevi posebno su pogodne za cijevne vodove većih promjera, za uređaje za navodnjavanje i vodne turbine, ako su bešavne cijevi preskupe. Cijevi velikih i najvećih promjera izrađuju se kao 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 kod vodova koji se spajaju navojem bez lemljenja i kod vodova kod 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 prehram benoj industriji, a pokositrene u industriji piva. Lako se oblikuju savijanjem. Tablica 149. Pregled standarda cijevi Cijevi od čelika

Vrst cijevi, naziv

Standard

Tehnički uvjeti isporuke

M aterijal

PodruCje nazivnog tlaka N /c m 2

Čelične bešavne cijevi

JU S C.B5.020

C.OOOO

JUS C.B5.021

C. 1212 C. 1213 C. 1402 C. 1502 C. 3100

120 °C

bez ograničenja 300 °C

C.B5.221 10,2 do 1016

JUS C.B5.221

JUS C.B5.022

Čelične bešavne cijevi

250

Područje nazivnih promjera mm

JUS C.B5.226

JUS C.B5.020

C. 1214 C. 1215

320

400 °C

C. 7100 C. 7400 C. 7401

800

450 °C

C.oooo

250

120 °C

160 Čelične bešavne cijevi od č . 1212

JU S C.B5.122

Čelične bešavne cijevi od Č. 1213

JUS C.B5.123

C . 1212

1000

120 °C 300 °C

C.B5.221 10 do 250 300 d o 500 10 do 500

Čelične bešavne cijevi od č . 1402

JUS C.B5.124

Č. 1402

1000

300 °C >ri 10 do 500 09 300 °C U C/5 10 do 500

Čelične bešavne cijevi od Č. 3100

JU S C.B5.125

C. 3100

1000

300 °C

Čelične bešavne cijevi, precizne hladno valjane ili hladno vučene

JUS C.B5.230

JUS C.B5.030

Cijevi od čelika s propisanim mehanič kim svojstvima za cijevni navoj JU S C.B5.222 (bešavne i šavne)

JUS C.B5.021

Cijevi od čelika bez propisanih mehanič kih svojstava za cijevni navoj (bešavne i šavne)

JU S C.B5.020

t . 1213

1000

JU S C.B5.021

Čelične cijevi bešavne za plinovode i vodovode

JU S C.B5.225

C. 1212 C. 1213 C. 1402 C. 3100 C. 1212 (bešavne)

4 do 120

640

1000

120‘C

C.OOOO (bešavne) i C. 1212

do 250

C.0000

tekućina 250 zrak 100 para 100 od 64 300 °C bez ograničenja

JUS C.B5.020 JUS C.B5.023 JU S C.B5.021

Ć. 1212

JUS C.B5.050

C. 0146

10 do 500

6 do 150 Va" do 6"

6 do 150 V6" do 6"

od 1000

50 do 500

tlaka i 300 °C Čelične cijevi šavne, precizne jedanput hladno vučene ili valjane

JU S C.B5.250

do 1000

10 do 120

483

14.1. Cijevni vodovi

Tehnički uvjeti isporuke

Standard

Vrst cijevi, naziv

Čelične cijevi šavne, precizne s posebnom točnošću mjera, hladno vućene ili valjane

JU S C.B5.251

JU S C.B5.051

JUS C.B5.025

Čelične cijevi šavne

Materijal

Č. 0261 Č. 0271 C. 0361 Č. 0371 C. 0461 Č. 0471 C. 0561 Č.0000 Ć. 0370 C. 0460

do 1600

4 do 120

tekućine 250 120 °C plinovi 100 180 °C

JU S C.B5.240

JUS C.B5.026

C. 0261 C. 0271 C. 0361 Č. 0371 C. 0461 Č. 0471 C. 0562 C. 0563

JU S C.B5.025 Čelične cijevi šavne za plinovode i vodovode

PodruĆjenazivnof Područje nazivnih promjera tlaka mm N /cm 2

JU S C.B5.027

C. 0000 C. 0370 C. 0460

10,2 do 1620 640

300 °C do bez ograničenja tlaka i 300 °C

250

120 °C 50 do 1600

C. 0261 JU S C.B5.026

Č. 0361 C. 0461

640

300 °C

Cijevi od lijevanog željeza

Vrst cijevi, naziv

Spajanje prema

Tehnički uvjeti za materijal

Mjere prema

N azivni tla k N /cm 2 lijevanje gravita centri klasa cijom fugalno

Područje nazivnih promjera mm

160

D N 50 i 65

100

DN 80 do 1200

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

LA Cijevi s kolčakom (nagiavkom)

JUS C .JI.030

JUS C .J 1.021

JUS C .JI.030 A

B

LA

Cijevi s maticom

JUS C .JI.031

JU S C.J1.021

JUSC.J1.031

D N 50 i 65

125 A

Cijevi s prirubnicom

31*

JUS C.J1.033

JU S C .J 1.021

JU 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. Lagano polaganje vodova, npr. pri polaganju instalacije kućnog vodovoda, kom penzira visoku cijenu olov nih cijevi. Cijevi od aluminija upotrebljavaju se zbog male težine u gradnji cestovnih i zračnih vozila. Isto se tako koriste umjesto bakarnih cijevi kod tvari koje djeluju na bakar. Cijevi od umjetnih materijala otporne su prem a većem broju kemijskih tvari. Upotrebljavaju se u prehrambenoj i kemijskoj industriji, kao vodovodne cijevi i kao cijevi za otpadnu vodu (polažu se i u zemlju). Čvrstoća cijevi zavisna je od temperature. Isporučuju se u različitim stupnjevima tvrdoće. Lako se polažu. Upotreba, koja se stalno širi, ovisna je o cijeni. U tablici 149 je pregled cijevi i materijala za cijevi s oznakam a odgova rajućih brojeva standarda za materijale i cijevi.

14.1.3. Proračun cijevi

Ako neki medij treba da struji kroz cijevni vod, onda na kraju voda mora, u odnosu na okolinu, postojati određena razlika energije.Ako bismo kraj cijevnog voda zatvorili, onda bi spom enuta razlika energije odgovarala razlici tlaka mjerenog na m anom etru između unutrašnjosti cijevi i okoline. O tvara njem otvora dolazi do izravnavanja tlaka s okolinom, a višak energije pretvara se u energiju gibanja. Jedan dio energije upotrebljava se za svladavanje otpora strujanja, odnosno pretvara se u toplinu Hidraulički pad H um Ap u N /m 2 q u k g /m 3 g u m /s2 v u m /s ht u m

Ap v1 H = ------ = ~ - + Zh e •9

(538)

hidraulički pad. razlik a p ritisa k a kod z atv o ren o g cjevovoda, gustoća m edija, zem aljsko ubrzanje, b rzin a m edija n a k o n o tv a ra n ja cjevovoda, gubici trenjem o stijenku, gubici trenjem u n u ta r sam e tekućine, gubici p ro m jenom sm jera i vrtloženjem .

Kod cijevi koje služe kao konstruktivni elementi, kod 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 prom jer utvrditi uzimajući u obzir gubitke. Što je veći prom jer cijevi, odnosno što je m anja brzina protpka, to su i gubici niži. S porastom prom jera pove ćavaju se troškovi investicija. Ekonomičnim se sm atra onaj promjer cijevi čiji su godišnji troškovi cjevovoda i gubitaka najniži.

485


Srednju brzinu protoka v ne treba birati visoko, jer s porastom brzine pro toka rastu gubici tlaka. Srednja brzina protoka treba da je po mogućnosti konstantna, da bi se isključila potreba ubrzavanja i usporavanja medija. Kod priključaka cjevovoda na klipne strojeve treba ugraditi posudu koja će izravnati razlike što proizlaze iz nejednakomjernosti rada klipnog stroja. G rube orijentacione vrijednosti srednjih brzina protoka vodovodne instalacije tlačni cjevovodi paro vodi zračni i plinski vodovi uljni dalekovodi (benzin, benzol, plinsko ulje)

r = l do 2 m/s v = 20 do 30 m/s r = 15 do 70 m/s v = 25 m/s v= 1,5 do 2 m/s

Pri proračunavanju prom jera cjevovoda srednja brzina protoka se najprije usvaja. Za proračun potrebnog presjeka cijevi vrijedi presjek cijevi

A = -^v ■o

(539)

promjer cijevi

d= / — ----\j 2827 q • v

(540)

m g v A d

u u u u u

k g /h k g /m 3 m /s m2 m

p ro to k m ase m edija u jedinici vrem ena, gustoća m edija, sred n ja b rzin a p ro to k a, presjek cijevi, u n u trašn ji pro m jer cijevi (otvor cijevi).

Umjesto izračunatog prom jera otvora cijevi bira se prvi veći standardni promjer. Time se uzimaju u obzir i mogućnosti eventualnog onečišćenja stijenki cijevi. Za tako izračunati promjer cijevi treba tada izračunati gubitke. Gubici I h %jednaki su, kod norm alnih uvjeta gradnje cjevovoda umnošku faktora gubitaka £ i kvadrata brzine protoka: V

gubici l 'h g u m ( v u m /s g u m /s2

'^

Zhe = Z i — 20

(541)

sum a gubitaka, fa k to r gubitaka, srednja b rzin a p ro to k a , zem aljsko ubrzanje.

Gubici mogu biti veoma visoki. K od dalekovoda gubici su mjerodavan faktor za cjelokupni utrošak energije. Gubici u ravnoj cijevi. U ravnoj cijevi unutarnjeg promjera d i duljine / iznosi: Jaktor gubitaka

C= ^~, d

(542)


486 X

/ u m

koeficijent tren ja cijevi d obiven je d n a d ž b a m a izvedenim n a osnovi opsežnih istraživ an ja u k o jim a su najvažnije veličine R eynoidsov broj, h ra p av o st i dim enzije, duljin a cijevi,

d um

u n u ta rn ji pro m jer cijevi.

Koeficijent trenja cijevi A ovisan o Reynoldsovu broju Re i odnosu unutarnjeg promjera cijevi i hrapavosti cijevi (d/k), dan je na slici 508. Vrijed nosti hrapavosti k dane su za različite vrste i stanja cijevi u tablici 150. Z a vodu daje slijedeća jednadžba koeficijenta trenja dovoljno točne vrijed nosti za praktičke potrebe:

Slika 508. K oeficijent tren ja cijevi X d a n u zavisnosti o d R eynoldsova b ro ja R e i o d n o sa d/k Tablica ISO. Vrijednosti hrapavosti

k

u mm za različite vrste stanja cijevi

M aterijal

bakar ili mesing vučen. staklo ili umjetni materijal

k mm

Stanje

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)

0,25 do 0,5 0,12 1 do 1,5 1,5 do 3

azbestni cement beton drvo

0,1 '

0,2 do 1


487

koeficijent trenja d um

A« 0 ,0 2 + 0,0005jd

(543)

u n u ta rn ji pro m jer cijevi.

Za grube proračune 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 prem a jednadžbi (541), izražava se jed nadžbom: gubici

(544)

Vidi legendu uz je d n a d ž b e (538) i (542).

Gubici u koljenini odvojcima, armaturi, ulaznim i izlaznim ograncima cjevovoda

U nabrojanim dijelovima cjevovoda javljaju se dodatni gubici zbog promje ne smjera toka, vrtloženjem i udarom. I ovi gubici ovise o kvadratu brzine. Orijentacione vrijednosti faktora gubitaka C za koljena i zaporne organe, dobivene pokusima, dane su u tablici 151. Pom oću vrijednosti faktora gubitaka £ preračunavaju se pojedinačni gubici u ekvivalentnu duljinu cijevi, koju treba dodati gubicima izraženim jednadž bom (544): (545) (546) u k u p n a d u ljin a cijevi, ekvivalentna duljin a cijevi p rem a jed n a d ž b i koeficijent trenja, sum a pojed in ačn ih fa k to ra gubitka.

Iz sume pojedinačnih gubitaka dobivaju se:

ukupni gubici I h %u m

i u du ii

m m

t; u m /s g u m /s2

su m a svih gubitaka, koeficijent trenja, duljin a cijevi, u n u ta rn ji p ro m je r cijevi sum a pojedinačnih fa k to ra gubitaka, b rzina toka, zem aljsko ubrzanje.

(547)


488 Tablica 151. Vrijednosti faktora gubitaka £ za cijevna koljena i zaporne organe

14.1.4. Proračun debljine stijenke cijevi

Proračun debljine stijenke cijevi vrši se na isti način kao i proračun po suda pod tlakom. Za proračun čeličnih cijevi izloženih unutarnjem tlaku vrijedi D IN 2413, (Službeni list FN R J br. 7, 1957) do d j d u^ 1,7 i za tem perature od —50 do + 600 °C. Razlikujemo u proračunu slijedeća tri područja opterećenja tem peratura: Pretežno mirno opterećenje cijevi do temperature + 1 2 0 CC Potrebna debljina stijenke cijevi izračunava se iz jednadžbe: debljina cijevi

s = s0 + c,1+ c 2

s = ^ ~ + c 1+ c 2

(548)

2 v ~š

s u mm dy u m m p u N /m m 2 K u N /m m 2 S v

c, c2

m inim alna d ebljina cijevi, vanjski p ro m je r cijevi, najveći d o p u šte n i p ogonski tlak, k a rak terističn a vrijednost čvrstoće m aterijala, =
489

14.1. Cijevni vodovi Tablica 152. Dodatak cx pri proračunu debljine stijenke Bešavne cijevi D opušteno smanjenje debljine stijenke cijevi prema uvjetima isporuke %

Šavne (zavarene) cijevi dodatak cx mm

dodatak cx

područje debljina mm

limovi

vruće valjane trake

bladno valjane trake

8

0,085 s0

3 do 3,5

0,25 do 0,4

0,15 do 0,30

0,08 do 0,21

10

0,11 *>

4 do 4,75

0,3 do 0,5

0,15 do 0,3

0,11 do 0,23

12

0,14 s0

5 do 7

0,3

0,15 do 0,3

0,12 do 0,25

13

0.15 50

7 do 10

0,3

0,15 do 0,3

15

0,18 Jo

10 do 30

0,5

18

0,22 s0

30 do 35

0,6

35 do 40

0,7

Pretežno promjenljivo opterećenje cijevi do temperature + 120 °C

Proračun protiv deformacija cijevi vrši se kao za pretežno mirno opterećene cijevi. Proračun na dinamičku izdržljivost debljina cijevi s = s0 + c 1+ c2 (549) s=

^(Pm ax-fln.n) ^

(Pmax

(550)

Pmin)

m aksim alni p ogonski tlak, P m a i u N /m m 2 Pmm u N /m m 2 m inim alni p o gonski tlak, K u N /m m 2 k a rak terističn a vrijednost čvrstoće m aterijala, = jed n o sm jern o prom jenljiva vrem enska čvrstoća pri 20 °C (utv rđ en a n a p o liranom štapu), S fa k to r sigurnosti, = 2,2 k o d cijevi s a testo m za m aterijal, = 2 ,5 bez ate sta za m aterijal. O sta lo vidi u legendi uz je d n a d žb u (548).

Pretežno mirno opterećene cijevi s temperaturamaizn a d + 120 do + 600 °C

debljina cijevi

s = s0 + c 1+ c 2 _

K

+ Ci+C

(551) 2

(552)

*’ š +p K u N /m m 2

S

k a ra k te ristič n a vrijednost čvrstoće m aterijala, =

490

2 v ^ ( s - Cl) Najveći ispitni tlak
14.1.5.

p' = —,— h------- r dv+ ( s - Cl)

(553)

g ran ica tečenja n a 20 °C. fa k to r slabljenja z av a ra [vidi legendu uz (548)], d ebljina stijenke cijevi, d o d a ta k zbog d o p u šte n ih razlika u debljini stijenke (vidi tablicu 152), vanjski p ro m je r cijevi.

Fazonski cijevni dijelovi

Ravne cijevi pružaju u odnosu na zakrivljene, račvaste, te cijevi kod kojih se mijenja presjek i fazonske cijevi, slijedeće prednosti: 1. male gubitke strujanja i topline, 2. mali utrošak rada i m aterijala pri izradi, 3. veću pogonsku sigurnost, 4. lakšu m ontažu, 5. niže troškove nabavke ugradnje, održavanja. U svakom cijevnom vodu javlja se često potreba da se: 1. 2. 3. 4.

promijeni smjer toka medija, tok jednog cjevovoda razdvoji, odnosno da se dva toka spoje, promijeni presjek cjevovoda, zatvori tok cijelog cijevnog voda ili nekih njegovih dijelova.

Za svaku od navedenih potreba postoje posebni dijelovi koji omogućuju rješenje navedenih zadataka. N a slici 509 prikazani su neki češće upotrebljavani fazonski komadi.

Slika 509. Pregled češće u p o treb ljav a n ih fazonskih k o m ad a a) spojnica s p riru b n ic am a ; b) redukcija s p riru b n ic a m a ; c) k o tlovski nastavak, sred n ji; d) kotlo v sk i nastavak, p o stra n i; e) n a stav a k za k u g lu : f ) luk s p riru b n ic am a g) luk s p riru b n ic a m a h) dv o stru k i lu k ; i) d v o stru k i luk za p a raleln o m eđusobno p o m ak n u te osi cijevi; /) k u tn ik ; k) ^ o g r a n a k s p riru b n ic am a ; I) o g ra n ak s p riru b n i cam a; m) k riž s p riru b n ic a m a ; n) hlače; o) hlače s odvojkom


491

14.1.6. Cijevni spojevi Cijevni spojevi imaju slijedeće zadatke: 1. da omoguće spajanje pojedinih cijevi međusobno, da bi se dobio cjevovod, 2. da omoguće spajanje cijevi s aparatim a, 3. da omoguće priključak cijevi na arm aturu, 4. da omoguće prom jenu prom jera cjevovoda i smjera cjevovoda, 5. da omoguće da se sa strane na cjevovod priključi arm atura ili drugi cjevovod, 6. da omoguće zatvaranje cjevovoda. Razlikujemo nerastavljivo i rastavljivo spajanje. Nerastavljivo spajanje vrši se zavarivanjem, lemljenjem i lijepljenjem.

Spajanje zavarivanjem je nerastavljivo spajanje, a dolazi u obzir za najviše tlakove i temperature. Primjenjuje se na sve zavarive materijale. Zavarivanje je trajno nepropusno spajanje, a kod pravilnog konstruktivnog oblikovanja i izvedbe jednake je čvrstoće kao i sama cijev. Osim za agresivne medije, koji zahtijevaju posebnu zaštitu, mogu se zavareni spojevi na sve primijeniti. Za zavarivanje se, pored elektrolučnog i autogenog ručnog zavarivanja, upo trebljava i strojno elektrootporno zavarivanje. Kod cijevi koje onemogućuju posebno zavarivanje korijena iznutra, potrebno je zbog osiguranja dobrog provara korijena upotrijebiti uloške prema slici 510, koji ujedno olakšavaju ? i centriranje cijevi. Krajevi cijevi koje se spaja treba da imaju i debljine stijenke.

2ZZZ

Slika 510. T u p o zavareni šav 1 zavarenih cijevi s uložnim prsten o m 2

Slika 511. S pajanje cijevi lijepljenjem

Zavarivanje cijevi posebno je pogodno kod većih promjera, jer se ostvaruje ušteda m aterijala i rada. Priprem a šava ovisi o debljini stijenke cijevi. Do s ^ 4 mm debljine stijenke nije potrebna posebna priprem a šava (I šav). Kod s = 4,5 do 11,5 mm debljine stijenke upotrebljava se V-šav odgovara juće pripremljen, prem a primijenjenom načinu zavarivanja: elektro otporno autogeno, elektrootporno pod zaštitnim plinom. Kod s = 1 2 do 28 debljina stijenke upotrebljava se U-šav, pripremljen odgo-


492

varajuće prema primijenjenom načinu zavarivanja: elektrootporno, elektrootporno pod zaštitnim plinom. Spajanje cijevi lemljenjem prikazano je na slici 47, a spajanje cijevi lijep ljenjem prikazano je na slici 511.

Spajanje navojem upotrebljava se kod standardnih cijevi s navojem. Spaja se pomoću kolčaka i fitinga (od temper-lijeva ili čelika). Način spajanja sm atra se nerastavljivim, jer je rastavljanje moguće jedino rastavljanjem cijelog cjevovoda, do kraja. K ao navoj upotrebljava se konični cijevni Witworthov navoj JUS M.B0.056 (R 1/8" do R 6"), a za kolčake i fitinge cilindrični unutarnji navoj JUS M.B0.051. Za cijevi upotrebljava se, vanjski, lagano stožast navoj (stožac 1:16), tako da se ulaganjem kudjelje postižu potpuno nepropusni spojevi. Upotrebljavaju se kod instalacija plina i vode, koje se m ontiraju s jednog kraja i više ne rastavljaju. Rastavljivi spojevi navojem upotrebljavaju se kod m anjih nazivnih pro mjera do 32 mm i tlaka do 1600 N /cm 2. Prednost spajanja navojem u odnosu na spajanje prirubnicom jest u mogućnosti laganog i brzog spajanja i rastavljanja i malom radijalnom prostoru koji takav spoj zauzima. Razlikujemo spajanje navojem dvaju krajeva cijevi (si. 512), spajanje cijevi s priključkom na kućište, (si. 513) i spajanje navojem cijevi izravno na kućište, (si. 514). Spajanje sa cijevi vrši se u prvom slučaju lem ljenjem (si. 512), zavarivanjem, (si. 514) ili poseb nim reznim prstenom ili prstenom u obliku klina (si. 513). Slika 512. S pajanje dvaju krajeva cijevi navojem i lem ljenjem , a brtvenjem po m o ću stožaste i kuglaste površine 7 i 2 su krajevi cijevi; 3 nazuvica s k uglastom brtvenom površinom 8; 4 nazuvica sa sto žasto m brtvenom površinom 9; 5 m atica; 6 i 7 lem ljeni spoj 2

i

5

1

Slika 513. Spajanje cijevi sa cijevnim priključkom za spoj a) spajanje p o m o ću reznog p rs te n a ; b) spajanje p o m o ću prste n a u o bliku klina (7 k raj cijevi, 2 cijevni p riključak, 3 rezni prsten, 4 prsten u o b lik u klina, 5 m atica)

Slika 514. Spajanje navojem izravno na kućište 7 k raj cijevi; 2 zavareni nastav ak cijevi; 3 p lo sn a ta b rtv a; 4 kućište; 5 m atica

K od spoja prem a slici 514 brtvenje se ostvaruje uloženom brtvom, a kod spoja prema slici 512 pom oću stožaste i kuglaste naležne površine (bez posebne

493


brtve). Slično je i kod spoja prikazanog na slici 513, gdje brtvi rezni prsten, odnosno prsten u obliku klina.

Spajanje kolčacima nerastavljivo je spajanje. Rastavljanje je moguće ako se cijevi uzdužno pom aknu. Najjednostavniji oblik spajanja kolčacima odgovara brtvenici s nabojem od kudjelje ili drvene vune. Preko toga nabija se olovni prsten (si. 515). Slično djeluje kolčak s navojem (si. 516) i gumenom brtvom. Obje ove izvedbe omogućuju m eđusobno kutno pomicanje cijevi do 3°, a isto tako i manje uzdužno pom i canje. Uzdužne sile ne mogu se pre1 7 nositi. t f r n l i i i i u i i i t i i u h i t u t i u v z i 1

( .

Slika 515. K o lčak za brtvenje n abijanjem : 1 n a b o j; 2 zaliveno i nab ijen o olovom

Slika 517. K o lčak za zavarivanje

—

Slika 516. K o lčak s navojem : 1 gum ena p lo sn a ta b rtv a ; 2 prsten s navojem

Slika 518. K o la ča k za zavarivanje u o b lik u kugle

K od čeličnih cijevi s kolčacima upotrebljavaju se kolčaci za zavarivanje (slike 517 i 518). K od ovog posljednjeg kolčaka, koji ima oblik kugle, vanjski dio cijevi prilagođuje se nakon spajanja zarubljivanjem unutarnjem kuglastom dijelu cijevi. U ovom slučaju može spoj preuzeti uzdužne sile, a da zavar pri tome nije opterećen. Zadatak zavara jedino je da brtvi.

Spajanje prirubnicama — pom oću vijaka i matica siguran je način spajanja za najviše tlakove i najveće nazivne promjere cijevi. Dem ontaža je moguća uvijek, čak i ako su vijci eventualno zarđali. U tom 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. N a slici 519a 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, m oraju cijevi biti brtvene ili na čeonoj strani, ili se navoj završava uskim šavom koji se zavari. Rastavljivost je u tom slučaju izgubljena. Prirubnice za zavarivanje na slici 519 c najbolje provode sile vijaka u cijev.

494


Slobodne prirubnice, na slici 519d, djeluju preko jednog ojačanja koje se dobiva sabijanjem, zarubljivanjem, ili navarivanjem kraja cijevi.

Slika 519. O blici p riru b n ic a a) nalivene p riru b n ice za cijevi od sivog i čeličnog lijeva (prirubnice lijevane zajedno s cijevim a, koljenim a, račv am a i cijevnim z atv ara č im a o d sivog lijeva JU S M .B 6 .0 5 0 . . . 055); b) p rirubnice s navojem (D IN 2565 . . . 2569); c) prirubnice za zavarivanje (JU S M .B 6 .1 6 0 ... 171); d) slo b o d n a p riru b n ic a za zavarivanje (D IN 2667 . . . 2669)

Prirubnica m ora biti tako dimenzionirana da može preuzeti vanjske i unutarnje sile, da kod ugradnje, ispitivanja i u pogonu ne bi došlo do oštećenja. U praksi se proračun ograničava u pravilu na kontrolu da li prirubnica standardnih dimenzija odgovara predviđenom opterećenju. Pri proračunu čvrstoće prirubničkog spoja (D IN 2505) m oraju se pri rubnica, vijci i brtva, prom atrati uvijek u međusobnoj zavisnosti. Proračun treba da bude izvršen za ugradnju i za pogonske uvjete. Sile i momenti. N a slici 520 prikazane su pojednostavnjeno sile koje djeluju na obodu prirubnice kao pojedinačne sile. Sila unutarnjeg tlaka. Djelovanjem unutarnjeg tlaka p javlja se sila na prstenu stijenke cijevi F R. Sila na prstenu stijenke cijevi d2 •

ti

(554)

fr

Sila na prstenastu površinu prirubnice d \-n F *= P

d2 -n

(555)

sila k o ja djeluje n a p rste n u stijenke cijevi, sila k o ja djeluje n a p rste n astu površi F, u N n u prirubnice, p u N /m m 2 u n u tarn ji tlak u cijevi, dB u mm srednji pro m jer brtve, d u mm u n u ta rn ji p ro m je r cijevi. Slika 520. P o jed in ačn e sile n a prirubnici


495

Uzima se da unutarnji tlak djeluje do srednjeg prom jera brtve dB (u stvarnosti tlak opada preko cijele širine brtve). Sila brtvenja F n utvrđena pom oću eksperimentalno dobivenih značajki i to kao sila brtvenja potrebna za deformaciju brtve F BD, naziva se sila predzatezanja, odnosno sila brtvenja u pogonskom stanju F BP. Sila predzatezanja je sila koja je potrebna da bi se ostvarila odgovara juća deformacija brtve, kako bi kasnije u pogonskom stanju bilo omogućeno brtvenje cjevovoda. Sila predzatezanja

F BD= n - dB- k 0 ■K B

(556)

F BD u N sila predzatezanja, dB u mm srednji pro m jer brtve, k0 u mm k a ra k te ristik a brtve (širina d jelovanja brtv e k o d sile predzatezanja), K b u N /m m 2 deform acioni o tp o r m ate rijala brtve.

Karakteristika brtve k 0 može se uzeti i kao širina djelovanja brtve s kojom se ulazi u proračun i na kojoj širini zamišljamo da se sila predzate zanja ravnom jerno raspoređuje. N a osnovi iskustva dobivene vrijednosti k 0 i K B obuhvaćene su u tablicama 153 i 154. Sila brtvenja u pogonskom stanju F BP izračunava se iz jednadžbe: F BP= p - n - d B k l SB F BP u N p u N /m m 2 dB u mm k, u mm sB

(557)

sila brtv en ja u p o g o n sk o m stanju, p o gonski tlak u cijevi, srednji p ro m je r brtve, širina d jelovanja (vidi tab licu 153) fa k to r sigurnosti u o d n o su n a n e p ro p u sn o st, = 1 ,5 k o d m ekih brtvenica, = 1,3 k o d m etalnih brtvi.

Sila brtvenja u pogonskom stanju dobivena radi smanjenja sile brtvenja nakon ugradnje: umanjena sila brtvenja u pogonskom stanju

^BD = i ', , u N

Fbd u

N

F , u N

FpUN B,

1 BD

Bt '

■(Fk + F J

B-,

(558)

sm an jen a sila b rtvenja u p o g o n sk o m stanju, sila brtv en ja pri u gradnji, sila koja djeluje n a p rsten u stijenke cijevi, sila koja djeluje n a p rste n astu p o v ršin u prirubnice, fa k to r koji uzim a u o b zir o p a d an je sile vijaka djelovanjem u n u tarn jeg tlaka, = 1 ,2 d o nazivnog p ro m je ra 500 m m , = 1 ,4 za nazivne p ro m jere p re k o 500 m m , fa k to r koji uzim a u o b zir puzanje m ekih b rtvi u trajn o m pogonu d a n je u tablici 155. Z a m etalne brtv e B 2 = 1.


496

Ispostavi li se u proračunu da je: (559)

F'nP< F a Tablica 153. Karakteristične vrijednosti brtvenja (odgovaraju sadanjim saznanjima i stalno se dopunjuju) Pogon

Predzatezanje Vrst brtve Oblik brtve

Oznaka

M aterijal

■)

Plosnate brtve DIN 2690 do 2692

č«a ž« h: E c -o

a? t- ~w

mmzts

'i

m E E IB

E3

/•broj zubaca

u N/mm

i)

lba

Teflon

20 bD

/, materijal

15 bD

Spiralne brtve azbestne

Nelegirani čelik, kromni

15 bD

Valovite brtve

A1 Cu, Ms meki čelik

Brtve s metalnom oblogom

A1 Cu, Ms meki čelik

M etalne plo snate brtve DIN 2994

0,8 bD

1,0 bD

Brtve u obliku romba

0,8

1,0

Metalne ovalne brtve

1,6

2,0

Metalne okrugle brtve

1,5

Prstenasta joint brtva

2,0

Nazubljeni profil u obliku češlja D IN 2697 Membranska brtva D IN 2695

2)

1,6

0.4 v/z3

Širina djelovanja k i mm ‘) 2)

1,0 bD

20 bD

Guma

Lećasta brtva D IN 2696

’) tekući mediji 2) plinovi i pare

2)

Ljepenka za brtvenje natopljena

h.

k0 K„

Širina djelovanja fc0 u mm

0,5 bD

0,5 bD

25 bD

1,1 bD

M bD

200 ybDjhD

1,0 bD

1,3 bD

50 bD

1,0 bD

1,3 bD

8 bD 9 bD 10 bD

30 bD 35 bD 45 bD

0,6 bD 0,6 bD 0,6 bD

0,6 bD 0,7 bD 1,0 bn

10 bD 20 bD 40 bD

50 bD 60 bD 70 bD

1.0 bD 1.0 *D 1,0 bD

1,6 bD

bD+ 5

bD+5

9 + 0 ,2 z

9 + 0 ,2 z

5 bD

1,4 b0 1,8 bD

2,0

0,5 v /r

0

!

0

497


m ora se povećati sila predzatezanja (sila brtvenja kod ugradnje) toliko, da se u svakom slučaju ostvari sila brtvenja u pogonskom stanju: F'BDž B i (F i + Fv + B 2 F a .)

(560)

Vidi legendu uz jed n a d žb e (558).

Sila vijaka m ora kod ugradnje izvršiti deformaciju brtve, a u pogonu m ora 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. U kupna sila vijaka F vo je ona koja je veća od slijedećih sila: sila vijaka nakon ugradnje f v o

F vo u N

=

ili

f bd

f 'b d

(odnosno F BD)

(561)

sila vijaka n a k o n ugradnje.

Tablica 154. Deformacioni otpor K a i K Bi metalnih materijala brtvi u N /m m 2 M aterijal brtvi

N /m m 2

100 °c

200 °C

300 °C

aluminij, meki

100

40

20

(5)

-

-

bakar, meki

200

180

130

100

40

-

mekano željezo

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

400 °C

500 °C

Primjedba: N a normalnoj tem peraturi je A!s dan kao deformacioni otpor kod 10% sabijanja cr10. Kao zamjena može se upotrijebiti i
Tablica 155. Vrijednosti faktora B 2 za utjecaj puzanja b2

M aterijal

20 °C

200 °C

300 °C

400 °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 Ms

1,0

2,0

meki čelik

1,0

2,0

brtve s metalnom oblogom: od aluminija


1,0

2,3

od bakra i mesinga

1,0

2,0

od mekog čelika

1,0

1,7

500 X


498

Pogonsko stanje. U kupna sila vijaka u pogonskom stanju

F yP = FR+ Fp + F B

(562)

Fvp u N sila vijaka u p o g onskom stanju.

Za F B treba uvrstiti veću vrijednost od F BP i F‘BP. Vanjski moment koji djeluje na prirubnicu, sveden na diobeni promjer razmještaja vijaka iznosi: moment u stanju nakon ugradnje

M fo = F vo aB

(563)

M f0 u N m m m om ent savijanja koji djeluje n a p riru b n ic u u sta n ju n a k o n ugradnje, F vo u N sila vijaka n a k o n ugradnje, aB u m m k ra k savijanja u o d n o su na silu brtvenja

moment u pogonskom stanju

M n = F RaR+ F pap + FBaB

(564)

M fi u N m m m o m en t savijanja koji djeluje n a p riru b n ic u u p o g onskom stanju sveden na diobeni pro m jer razm ještaja vijaka, FR u N sila n a p rsten u stijenke cijevi, aR u m m k ra k savijanja u o d n o su na prsten stijenke cijevi, Fp u N sila k o ja djeluje na p rste n astu p o v ršin u prirubnice, ap u mm k ra k savijanja u o d n o su n a p o vršinu prirubnice, Fb u N sila brtvenja, a B u mm k ra k savijanja u o d n o su n a silu brtvenja,

Za F b treba uvrstiti veću vrijednost od FBP i F BP. Opterećenje prirubnice. Vanjski momenti opterećuju prirubnicu na savi janje. Naprezanje na savijanje a f treba kontrolirati za opasni presjek u stanju ugradnje i u pogonskom stanju Mf K v . naprezanje na savijanje ■(663) W Sz o f u N /m m 2 W u mm3 K u N /m m 2

naprezanje n a savijanje, m o m en t o tp o ra p riru b n ic e fa k to r čvrstoće m ate rijala po d a tk e :

— vidi (567), (568) i (569), — vidi tablicu 6 n a str. 24 i donje

250 °C 300 °C do 1 2 0 °C 200 °C 150 120 160 C 0361 210 190 200 210 280 Č 1430 i Č 1431 fa k to r sigurnosti (vidi tab licu 157), koeficijent slabljenja, = 0 ,8 za čelik, =0,7 za neželjezne m etale, korek cio n i fa k to r (vidi tab licu 156).

Momenti otpora presjeka prirubnica različitih oblika prikazani su na sli ci 521. Općenito za proizvoljni presjek prirubnice A-A, slika 521a je: moment otpora

W = 2 n 2 A le 1 + V8 (d + sA) ^sa —

W u m m 3 m o m en t o tp o ra O stale oznake vidi n a slici 521 a.

(566)

499


Slika 521. P riru b n ice različitih o b lik a p rik az an e zbog p ro ra č u n a m o m e n a ta o tp o ra

Ako je opasni presjek na prijelazu od tanjurastog dijela prirubnice na stožasti (si. 521a): moment otpora

Vk=- (dv —d —2dvj) h2 + (d + s 1)l

(567)

Vidi legendu uz jed n a d ž b u (566) i slika 521 a.

Ako je posebno tanak tanjur prirubnice, pri čemu opasni presjek B —B leži u tanjuru prirubnice (slika 521b): moment otpora

W= ~~ h2 ( ^ - d vj+ y

(568)

Vidi legendu uz je d n a d ž b u (566) i sliku 521b.

moment savijanja M { u N m m m o m en t savijanja, Fv u N sila vijaka, Oj u m m k ra k savijanja. 32*

M f = F w ■a 1

(569)


500 K od slobodne prirubnice (slika 521c): moment otpora

W = -{ d y- d 2- 2 d yi) h 2

(570)

Vidi legendu uz je d n a d ž b u (566) i sliku 521c:

moment savijanja

(571)

M [= F V - a

Vidi legendu uz je d n a d ž b u (566) i sliku 521c.

K od zavarene prirubnice (slika 521 d): moment otpora

7Z 3 W =--{dy —d —2s0 —2dyi) h 2+ - ( d + s0) s l

Vidi legendu uz je d n a d ž b u (566) i sliku 521 d.

(572)

o tp a d a k o d vrlo tan k e stijenke

Korekcioni faktor z. Jednadžbe za proračun dobivene su pokusim a sa m aterijalima s izrazitom granicom tečenja. Ako karakteristika o — e nema izra zitu granicu tečenja, onda faktor z obuhvaća taj utjecaj (tablica 156).

Slika 523. S lo b o d n a p riru b n ic a s obru b ljen im cijevnim krajem , p la tira n a b a k ro m

Proračunska temperatura prirubnice može se uvrštavati kako slijedi: Čvrsta prirubnica i ogrljak prirubnice tPO= 0,96iu tP0 u °C tu u °C

p ro ra č u n sk a tem p eratu ra, te m p e ra tu ra u u n u trašn jo sti posude, o d n o sn o cijevi.

N a slici 522 prikazana 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 2 F ak to r 2

M aterijal materijal s izrazitom granicom tečenja (čelik, austeniti)

1,0

materijali kod kojih granica tečenja nije izrazita (bakar, aluminij)

1,2

materijali niske deformabilnosti (sivi lijev)

1,5

Tablica 157. Vrijednosti faktora sigurnosti S Pogonsko stanje s atestom za bez atesta za materijal materijal

M aterijal

Nelegirani i legirani čelik Čelični lijev

sigurnost u odnosu na granicu tečenja ili

1,6 -

1,3 2,0 01

w 1.

1

Ugradnja i kontrola s atestom bez atesta 0 preuzimanju 0 preuzimanju sigurnost u odnosu na granicu tečenja kod 20 °C 1,3 -

1,1 1,3

Sigurnost u odnosu na prekidnu vlačnu čvrstoću a M

A,,wa

Aluminij i aluminijske legure

3,5

4,0

2,0

2,5

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 prem a vrsti medija D IN 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 tem perature medija ili okoline uzdužnim deformacijama. Ove uzdužne deformacije mogu se omogućiti odgo varajućim elastičnim oblikovanjem vođenja cijevi. Ako kompenzacija uzdužnih deformacija zbog zagrijavanja nije omogućena samim sustavom cjevovoda, potrebna je ugradnja posebnih elemenata koji omogućuju deformacije. Cijevni lukovi u obliku U lukova i lira izvode se ili kao glatke, ili nabrane, ili kao valovite dilatacione cijevi i najjednostavniji su način omogućavanja toplin skih dilatacija. N a slici 524 prikazana je glatka, nabrana i valovita lira i nabrani U luk. Kompenzatori od valovitih cijevi. Za niskotlačne vodove i za male promjene duljina, upotrebljavaju se lećasti kom penzatori (si. 525) ili još mekši kom pen zatori od valovitih cijevi (si. 526). Svaki val cijevi omogućuje duljinske razlike od ± 1 5 mm. U nutarnja cijev za vođenje smanjuje otpor protoka. Za veće kutne promjene upotrebljavaju se zglobni kom penzatori od valovitih cijevi (si. 527). Gumeni kom penzatori (si. 528), preuzimaju ujedno vibracije i smanjuju

502


buku. N a slici 529 prikazana je deform aciona brtvenica za nazivni tlak od 100 N /cm 2 do 400 N /cm 2.

a)

bi

cl

dl

Slika 524. C ijevni luk a) u o b lik u g latke lire; b) u o bliku n a b ran e lire; c) u o b lik u valovite lire; d) u n a b ran o m U -o b lik u

od valovitih cijevi

Slika 528. G u m en i k o m p en z ato ri

zacioni dio

14.3. Cijevne podupore Cijevni vodovi polažu se najčešće u snopovima i učvršćuju na tračnice ili nosače položene okom ito na osi cijevi. Pri tom e treba omogućiti da pri zagrijavanju cijevi mogu dilatirati. Cijevni vodovi većih prom jera uležišćuju se pomoću valjaka na nosače ili na držače, koji imaju mogućnost opruženja. Razlikujemo uporišta i ležaje. Uporišta su potpore koje onemogućuju pomicanje cijevnog sustava, ležaji su potpore koje osim preuzimanja vanjskih sila, omogućuju relativno gibanje cijevnog voda. N a slici 530 pokazano je

503

14.3. Cijevne podupore

i -1-1

nM F ±

Slika 532. P om ično up o rište

i— i i• ■i Slika 533. K lizni ležaj

Slika 534. V aljni ležaj

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 arm atura služi ili za potpuno ili za djelomično zatvaranje cijevnih vodova, da bi se postigli određeni sigurnosni i regulacioni zahtjevi. Arm atura često preuzima istodobno više navedenih funkcija. Z adatak zapornih organa je potpuno i djelomično zatvaranje toka medija u cjevovodu. Posluživanje zapor nih organa može biti ručno, mehaničko ili autom atsko. Ako je mehanizam za otvaranje reguliran autom atski od odgovarajućih veličina tlaka, tem perature, brzine toka, govorimo o regulacionim organim a ili sigurnosnim organima. Osnovna karakteristika različitih vrsta zapornih organa je smjer gibanja samog organa za zapiranje. Prem a tome razlikujemo četiri vrste zapornih organa, slika 535: o—t--° l

o)

bi

c)

dl

Slika 535. P rin c ip n e skice o snovnih vrsta z ap o rn ih o rg a n a : a) v entil; b) z asu n ; c) z ak lo p k a; d) pipac.

1. Ako se zaporni organ kreće u smjeru toka ili suprotno toku, govorimo o ventilima, 2. ako se zaporni organ kreće okom ito na smjer toka, govorimo o zasunima, 3. Ako je zaporni organ okretljiv oko osi koja je okom ita na smjer toka, a sam tok je gotovo paralelan s površinom tijela koje zatvara tok, govorimo o zaklopkama, 4. ako je zaporni organ oblikovan kao valjak ili stožac, a pokreće se okretanjem oko osi koja stoji okom ito na smjer toka, govorimo o pipcima (slavinama) Da li ćemo upotrijebiti u konkretnom slučaju ventil, zasun ili slavinu, proizlazi iz njihovih prednosti i nedostataka. Prednost ventila je u mogućnosti brzog otvaranja i zatvaranja, lakšoj izradi brtvenih površina i mogućnosti da se vrši i regulacija. Nedostaci su u prom jenam a smjera toka medija prolazom kroz ventil i time povećanim gubicima tlaka, te u mogućnosti da se prljavština taloži u mrtvim kutovima. Daljnji nedostatak su jači udari pri otvaranju i zatvaranju. Ventili se upotreb ljavaju do najvišeg tlaka, ali za srednje nazivne promjere. Prednosti zasuna su m ala ugradbena duljina, prolaz medija bez promjene smjera toka, bez smanjenja presjeka. N edostatak je potreba velikog hoda,

505

14.4. Zaporni, sigurnosni i regulacioni organi

što zahtijeva veliku ugradbenu visinu. O brada brtvenih površina je nešto teža, a klizno gibanje zapornog organa izaziva trošenje i trenje. Odgovarajućom konstruktivnom izvedbom i izborom m aterijala može se taj nedostatak umanjiti. U potreba 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 mogu se i lagano popraviti u slučaju kvara. Brtvenje nije, međutim, najpovoljnije. U dari su pri otvaranju i zatvaranju neizbježni. Upotrebljavaju se za male nazivne promjere i srednje tlakove. Pri izboru zapornih organa m oraju biti ispunjeni slijedeći zahtjevi: • bezuvjetna pogonska sigurnost, • jednostavno održavanje i • jednostavno i sigurno posluživanje, stavljanje u pogon, • sigurno brtvenje i u trajnom pogonu, • mali gubici tlakova. 14.4.2.

Ventili

Osnovne razlike između pojedinih vrsta ventila proizlaze: iz smjera gibanja medija: prolazni ventil, kutni ventil, ventil za pro mjenu smjeragibanja medija; iz načina izvedbe sjedišta ventila: tanjurasto sjedište, sjedište u obliku klipa, u obliku membrane ; iz položaja sjedišta ventila: ravno sjedište, koso sjedište; iz izvedbe vretena: vreteno s navojem u unutrašnjosti ventila, vreteno s navojem izvan 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;

Slika 536. P ro lazn i ventil 1 ru čn o k o lo ; 2 v re te n o ; 3 m atica; 4 k ra č u n ; 5 b rtvilo b rtvenice; 6 vijak p o k lo p ca : 7 tan ju rasti zap o rn ik : 8 p rste n u z ap o rn ik u ; 9 prsten u k u ćištu ; 10 kućište

iz vrste pogona ventila: ručni, elektromotorni, elektromagnetski, 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 JUS M.C5.020).


506

Pojedini dijelovi ventila prikazani su na prolaznom ventilu, slika 536. Ovi dijelovi javljaju se u pojedinim konstrukcijam a ventila u različitim izvedbama. Kućište ventila utječe prem a izvedbi na veličinu gubitaka. Prolazni presjek je najčešće okrugao i odgovara prom jeru dovodne cijevi. Pri promjeni presjeka stvaraju se prijelazi koji djeluju kao sapnice i difuzori. Prolazni otvor zatvara se ventilskim tanjurom. Tanjur i kućište dodiruju se preko dva prstena, od kojih je jedan ugrađen u tanjur, a drugi u kućište. Prsteni mogu biti i navareni (steliti) ili izravno oblikovani, kao sjedište na kućištu i tanjuru. Potrebna 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 atica vretena (me sing ili crveni lijev), brtvenje i vođenje vretena je u poklopcu ventila, koji ujedno zatvara kućište. Kućište ventila nastoji se danas oblikovati tako da se gubici tlaka strujanjem svedu na naj m anju moguću mjeru. M rtvi kutovi izazivaju vrtloženje. N a 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. N a slici 541 prikazan je ventil s mogućnošću pro mjene smjera strujanja, na slici 542 membranski, a slici 543 klipni ventil. Slika 537. T o k stru jn ica n a tzv. R hei-ventilu

Slika 538. K osi ventil, vrlo p o voljan u p ogledu strujanja, eliptični presjek prelazi n a izlazu u k ružni

14.4. Z aporni , sigurnosni i regulacioni organi

507

Prem a smjeru strujanja medija može kod zatvorenog ventila pritisak djelovati odozgo na tanjur, pomažući vretenu, ili odozdo, u kojem slučaju vreteno ne preuzima samo potrebnu silu brtvenja, nego još i pritisak medija.

Slika 541. Ventil s m ogućnošću prom jene sm jera stru jan ja

Slika 542. M em b ran sk i ventil od sivog lijeva, gum iran

Slika 543. K lipni ventil: 1 klip; 2 i 3 brtveni p rste n i; 4 p o k lo p ac ; 5 otv o r

508


Odbojni ventili (si. 544) otvaraju i zatvaraju se autom atski u zavisnosti od razlike tlaka ispred i iza sjedišta ventila. Upotrebljavaju se za autom atsko zatvaranje vodova ako npr. dođe zaustavljanjem pumpe do prestanka dobave medija. Tlak u dijelu cjevovoda iza ventila neće pasti.

Slika 546. S igurnosni ventil s o p ru g o m

p ro laz n o g i prig u šn o g ventila: 1 kućište, 2 tan ju r, 3 prigušni o v ra tn ik a) k o d p ro laz n o g ; b) k o d p rig u šn o g ventila

Sigurnosni ventili su za vrijeme urednog odvijanja pogona zatvoreni, a otvaraju se autom atski ukoliko tlak u vodu prijeđe dopuštenu granicu. N a tanjur ventila, a preko njega na njegovo sjedište, djeluje opruga ili uteg, što je moguće nastavljati. O tvaranje ventila nastupit će kada tlak u vodu savlada silu opruge ili utega. N a slici 545 prikazan je sigurnosni ventil s utegom, a na slici 546 sigurnosni ventil s oprugom. Sigurnosni ventili se primjenjuju radi zaštite od opasnosti pretlaka u vodovima s parom , uljem


509

itd. U uljnom sustavu m otora s unutarnjim izgaranjem djeluje nastavljivi sigurnosni ventil kao ventil za regulaciju tlaka. Prigušni ventili služe za mijenjanje toka medija. Oni djeluju istovremeno kao zaporni, od kojih se razlikuju samo prigušnim ovratnikom. K od zapornog ventila potrebno je samo nekoliko okretaja vretena da bi se otvorio cijeli presjek za prolaz medija. Fino 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 hoda vretena. Brzozatvarajući ventili imaju zadatak da kod turbinskih postrojenja om o guće autom atsko zatvaranje dovoda pare kada nastupi opasnost, npr. kod prestanka podmazivanja ležaja ili previsoke brzine vrtnje turbine. Ventil se uključuje kao autom atski zaporni ventil u glavni dovod pare. U normalnom pogonu ventil je otvoren. Za zatvaranje služi sila opruge. U norm alnom pogonu ventil se drži otvorenim pom oću posebne zapore. K ada nastupi opasnost zapora se autom atski, najčešće hidraulički, povlači tako da opruga zatvara ventil. Ventili koji djeluju u slučaju loma cijevi su također otvoreni za vrijeme normalnog pogona. Zatvaraju se autom atski kada u dijelu iza njih nastane nagao pad tlaka. Redukcioni ventili snizuju kod 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. O tvor se nastavlja prem a količini trošenja medija. 14.4.3. Zasuni

N a slici 548 prikazan je zasun sa raspornim klinom i njegovi glavni dijelovi (JUS M.C5.600, zasuni za opće svrhe: definicije, zajedničke od redbe). Zaporno tijelo zasuna može biti jednodjelno ili dvodjelno, u obliku ploče, klina ili klipa, a izvlači se pri otvaranju potpuno izvan toka medija. Iz toga proizlazi da su ugradbene mjere zasuna velike. Između naležnih povr šina zapornog tijela i kućišta javlja se pri otva ranju i zatvaranju klizanje.

Slika 548. Z asu n sa zap o rn im klinom 1 ru č n o k o lo ; 2 vreten o ; 3 brtv en ica; 4 zglobni vijak 5 b rtv ilo ; 6 p rste n ; 7 učvršćenje o jačanja v reten a; 8 osigu ra n je ; 9 k a p a ; 10 vijak; 11 b rtv a ; 12 m atica ; 13p rste n ; 14 ra z u p o ra ; 15 ploče; 16 kućište

510


Vreteno može vršiti samo kružno gibanje, pri tome je aksijalno nepomično (si. 549), može zatim vršiti kružno gibanje i aksijalno pomicanje (si. 550), a može se samo aksijalno pomicati (si. 551). Prva izvedba odlikuje se malom ugradbenom visinom, vreteno nije izloženo prljavšitini, ali je zato izloženo utjecaju medija, zatvoreno je i teško se može kontrolirati. Druga izvedba bolje štiti vreteno od agresivnog medija, ali treba veću ugradbenu visinu. Treća izvedba omogućuje bolju kontrolu vretena, potreban ugradbeni prostor je niži, no izvedba je skupa.

Slika 549. Z asun s aksijalno nepom ičnim vretenom

Slika 550. Z asun s aksijalno p o m ičnim i okretljivim vretenom

jed n o d jeln im z ap o rn im tijelom

Slika 551. Z asu n s aksijalno pom ičnim vretenom

S lika 553. Z asu n s podesivim višedjelnim z ap o rn im tijelom

Prem a osnovnom obliku kućišta razlikujemo plosnate, ovalne i okrugle zasune (JUS M.C5.600).


511

Prem a konstrukciji zapornog tijela dijelimo zasune na one sa krutim zapornim tijelom (si. 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 zaporno tijelo može prilagoditi obliku sjedišta kućišta). S obzirom na mogućnosti priključenja na cjevovod dijelimo zasune na one s prirubnicama, na zasune s navojnim priključcima i na zasune s priključcima za zavarivanje. Zasuni ne mijenjaju smjer toka medija, pa su pri potpuno otvorenom zasunu faktori gubitaka tlaka niski. K od zasuna može se smjer gibanja medija jednostavno promijeniti. Vrijeme zatvaranja je dosta dugo. N a 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. Ugradbene du ljine su malene. Zasuni omogućuju fino nastavljanje djelomičnog otvaranja, što omogućuje točno nastavljanje količine pro toka. Sile potrebne za pokretanje zapornog tijela su dosta visoke radi trenja između ploče i sjedišta zasuna. N a slici 554 prikazan je zasun sa za pornim tijelom u obliku klina s klinastim pločama, koje se autom atski nastavljaju.

Slika 554. Z asu n sa z ap o rn im tijelom u o bliku klina, s k linastim pločam a koje se a u to m a tsk i n astavljaju

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 zapornog tijela, zatim dijelova za uležištenje, odnosno učvršćenje i posluživanje. Kod pipaca za agresivne, otrovne i guste medije postoje dodatno još brtvenice za brtvenje, uređaji za zagrijavanje i podmazivanje. Razlikujemo ravne, kutne i trokrake pipce (JUS M.C5.400). N a slici 555 prikazan je pipac s brtvenicom i prirubnicam a s popisom glavnih dijelova. N a slici 556 prikazan je trokraki pipac (omogućuje, osim zapiranja, i promjenu smjera toka od A u B ili u C).

512


M aterijal kućišta pipaca i zapornih tijela su lijevano željezo, mesing, različite bronce, laki metali, umjetni materijali, staklo i glina (za specijalne svrhe). O tvor u zapornom tijelu trapezasta je presjeka, zaobljenih krajeva.

sto r brtvenice; 6 v rten o : 7 vijak

Slika 556. T ro k ra k i pipac

Pipci nalaze primjenu u niskotlačnom području i za male nazivne promjere i to tam o gdje se zahtijeva brzo zatvaranje i otvaranje i gdje time izazvani udari nemaju značenja. Odlikuju se jednostavnom izradom, malim ugradbenim mjerama, malim gubicima tlaka dobrim mogućnostima za promjenu smjera i m ogućnostima za ubrušavanje sjedišta. Nedostaci su u velikom trošenju brtvenih površina izazvanim stalnim trenjem i prom jenom veličine sile posluži vanja pipca.

14.4.5. Zaklopke Zaklopke se upotrebljavaju kao zaporni, regulacioni i sigurnosni organi (povratne zaklopke). K ao prigušni organi za zapiranje i regulaciju ugrađuju se zaklopke izravno u cijevne vodove. Kućište, najčešće bez proširenja, produ ženje je cijevovoda. Zaporno tijelo može biti pločasto, lećasto ili sandučasto, okruglo ili četvrtasto, a okretno je oko osi okom ite na smjer strujanja. Zapornim tijelima se koji put, zbog smanjenja gubitaka, daje hidrodinamičan oblik. Osovina oko koje se zaporno tijelo okreće može biti smještena na sredini zapornog tijela ili sa strane. U zatvorenom položaju stoji zaporno tijelo, za razliku od otvorenog položaja, u gotovo okom itom položaju u odnosu na smjer strujanja. Pogon zapornog tijela vrši se bilo rukom bilo m otorom preko odgovarajućih prijenosnih elemenata (zupčani segment i mali zupčanik, segment pužnog kola i puž). Brtvenje zapornog tijela prem a kućištu može se obaviti posebno ugrađenim prstenima, ili bez njih. Pri tome treba,


513

osim kod specijalnih konstrukcija, uzimati u obzir i određene gubitke medija prodiranjem kroz površinu brtvenja. Prigušne zaklopke odlikuju se potrebom malog prostora, malim silama za posluživanje, kratkim vremenima nužnim za početak djelovanja, mogućnoš ću upotrebe za velike nazivne promjere, srednje i visoke pogonske tlakove, te mogućnošću promjene smjera toka. U norm alnoj izvedbi i kod većih nazivnih prom jera nisu nepropusne. Gubici su kod otvorenog i samo malo pritvorenog zapornog tijela relativno niski (vidi tablicu 159). N a slici 557 prikazana je prigušna zaklopka s lećastim zapornim tijelom. Brtvi se brtvenim prstenim a od gume ili metala.

Slika 557. P rig u šn a z a k lo p k a s lećastim z ap o rn im tijelom : a) izgled; b) detalj brtvenja

Kao specijalan oblik zaporne zaklopke može se uzeti povratna zaklopka (si. 558). Sastoji se od kućišta i zapornog tijela okretnog oko osi smještene iznad zapornog tijela. Medij koji struji podiže autom atski zaporno tijelo. Tablica 159. Koeficijenti gubitaka pojedinih zapornih organa Koeficijenti gubitaka tlaka Zaporni organ

Normalni ventil (ravno sjedište)

nazivni promjeri mm

odnos hoda prema promjeru hjd=0,2 do 1,0

3,2 do 5,3

Kosi ventil

2,7 do 2,4

Klinasti ovalni zasun

1,8 do 0,07

Pločasti zasun

3,5 do 0

Klinasti zasun

5,8 do 0,15

Prigušna zaklopka s plosnatim profilom


10°

do 60°

4,4 do 3,6

Normalni kutni ventil (ravno sjedište)

Prigušna zaklopka s lećastim profilom

nastavljeni kut

1 do 8,4

0,8 do

11,8


514

Kada brzina strujanja medija opadne smanjuje se otvor, a kad medij ne struji ili se smjer strujanja pro mijeni otvor se potpuno zatvara. Brtvenje kućišta je mesingom ili kod agresivnog medija nerđajućim materijalima. Brtvenje zapornog tijela je metalom ili gumom.

Slika 558. P o v ra tn a z a k lo p k a

14.4.6.

Principi gradnje cijevnih sustava

Pogonska sigurnost • • • • • • • •

• • • •

Pregledni, lako pristupačni cijevni vodovi. M ogućnost brzog zatvaranja. Pravilan izbor materijala. D obre i lako izmjenljive brtve. Ako je p otrebno: mogućnost odzračivanja, odvodnjavanja, odmuljivanja i pražnjenja cjevovoda. K oroziona zaštita. Jednoznačno označavanje. Zaporni, kontrolni i regulacioni organi treba da su sigurni i djelotvorni (eventualno autom atski signali u slučaju opasnosti za cjevovod). Voditi računa o potrebnom nagibu (padu), Predvidjeti mogućnost dilatacije. Pravilno podupiranje cjevovoda u uporištim a i ležajevima. Uzimanje u obzir utjecaja okoline.

Ekonomičnost • Smanjenje gubitaka strujanja održavanjem jednakih presjeka cje vovoda. • Pravilan izbor brzina strujanja. • Izbjegavanje nepotrebnih lukova i prim jena arm ature i fazonskih dijelova, s dobrim karakteristikam a strujanja. • Pravilan izbor materijala. • D ati prednost ravnim vodovima. • Težiti da vodovi budu kratki.


515

Mogućnost proširenja Pri projektiranju pogona m ora se u svakom slučaju voditi računa o m ogućnostima proširenja cjevovoda, da ne bi cjevovodi predstavljali smetnje mogućem proširenju. Plansko održavanje • Predvidjeti mogućnost lagane montaže i demontaže. • Osigurati mogućnost popravaka da se ne zaustavlja pogon odgo varajućim prespajanjem. • Osigurati dobru pristupačnost dijelovima koji znače opasnost.

Crteži cijevnih vodova Za svaku instalaciju cijevnih vodova m oraju postojati odgovarajući crteži. Način rada cjevovoda, njegove zaporne, kontrolne i sigurnosne funkcije m oraju biti lako uočljive. Plan polaganja cjevovoda m ora biti nacrtan u mjerilu, ali tako da je raspored sustava cjevovoda prikazan u za to predvi đenom prostoru. Za cijevne vodove koji bi mogli da kolidiraju s dijelovima strojeva, aparata i zgrada, u čijoj blizini bi trebali da prolaze, treba i cjevovod i te dijelove nacrtati u mjerilu s glavnim konturam a, da bi se točno utvrdio stvarno raspoloživ prostor za posluživanje i m ontažu. Ako je u jednom prostoru predviđeno više cijevnih sustava, potrebno ih je u crtežima označiti bojama, a i same cjevovode prije puštanja u pogon odgovarajuće obojiti.

33*

15. DODATAK UZ 9.1.9. 15.1. EVOLVENTNE FU N K CIJE Pom oću evolventnih funkcija može se odrediti debljina zuba na bilo kojem polumjeru r, ako su nazivne debljine zuba V-zupčanika na diobenom prom jeru izražene jednadžbam a: Vanjsko ozubljenje p

V-PLUS zupčanik .. .s = - + 2 x - m - tan a P V-M INUS zupčanik .. . s = - —2x- m - tan a Unutrašnje ozubljenje p

V-PLUS zupčanik .. ,s = - —2x ■m • tan a V-M INUS zupčanik . . . s = ^ + 2 x ■m • tan a Za konstrukciju evolvente čiji je polumjer temeljne kružnice rb= l , prema slici 559 iznose lukovi: AC = DC = e = tan a AB = ev a = tan a — a = y

nične evolvente ev a a u y u

je evolventna 0 tlačni kut 0 p o larn i kut.

funkcija k u ta, a čita se „evoluta a “,

Prem a slici 560 iznosi u odnosu na temeljnu kružnicu luk: F G = rb (tan a - a ) = rb • ev a FH = rb (tan a" —a") = rb • ev a" G H - FH —F G = rb (ev a" —ev a)

2

s" r" Nadalje je —= (G K —GH ) — ^

rb

Slika 560. D ebljina z u b a s n a p roizvoljnom polum jeru

517

15.1. Evolventne funkcije

Uvrštavanjem vrijednosti za G K i GH, dobiva se debljina zuba s" na polumjeru r", odnosno prom jeru d". s" = 2

s-rh —rb (ev a" —ev a) 2 ■r

s" = 2r‘

s

2 ^ + ev

a —ev a" j —d" ( ¿ + ev a —ev a "

K ut a proizlazi iz odnosa rb= r ■cos a = r" cos a" r d cos a " = — cos a = - - cos a r a

Debljina zuba na temeljnoj kružnici sb dobiva se iz uvjeta: ev a" = ev ab= 0 sb=2rb ( ^ + e \ cc

Tjemena debljina zuba sa dobiva se pom oću kuta a a iz odnosa rb= r a • cos aa, odnosno c o s a a= — sa = 2ra i ^ + e v a - e v a i

Kut a' pri kojem zub postaje šiljak, dobiva se za s = 0 2r ^ + ev a —ev oć )= 0 , s ev a = - + e v a d

Polumjer odnosno promjer na kojem zub postaje šiljak dobiva se iz odnosa: cos a f = r ------cos oć , _ cos a d' = d ------cos a' Vrijednosti evolventnih funkcija dane su u slijedećoj tablici.

Evolventne funkcije 7

0Í° Tö ii

,0

,1

,2

,3

,4

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

13 14

0,0017941 0,0023941 0,0031171 0,0039754 0,0049819

0,0026678 0,0034434 0,0043595 0,0054290

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

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

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

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

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

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

0,144694 0,157700 0,171656 0,186625 0,202678

0,145954 0,159052 0,173106 0,188180 0,204346

12

0,201022

=ev a = tan aoo

,7

,8

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

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

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

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

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

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

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

15.1. Evolventne funkcije

,6

]5.2. Proračun razmaka osi čelnika

519

15.2. PR O R A Č U N RAZMAKA O SI ČELNIKA U PO TREBO M EVO LVENTNIH FUNKCIJA

Dovedemo li oba zupčanika V para u položaj da njihovi bokovi dodiruju standardni profil, kako to pokazuje si. 561a, neće se pri tome međusobno dodirivati diobene kružnice a ni bokovi zuba. Standardni profil dodiruje bokove zupčanika 1 u točkam a A i A', a zupčanika 2 u točkam a B i B'. Između diobenih kružnica postoji razm ak veličine: C jC 2 = x 1m + x 2m = m ( x 1 + x 2) Razmak osi O 1O 2 iznosi: ap = r1+ r 2 + C 1C 2 = r1 + r2 + m ( x 1 + x 2)

Slika 561. V -par z u p č a n ik a : a) u p o lo ža ju d a njihovi bokovi d o d iru ju sta n d a rd n i p ro fil; b) u položaju nep o sred n o g d o d ira b o k o v a bez zračnosti

Pri ovom razm aku osi O j O ^ a , , postoji između bokova zračnost. Budući da do m om enta kada se budu određivale izradne tolerancije, m oraju dimenzije zupčanika biti takve da omogućuju neposredni dodir bokova bez zračnosti, treba zupčanike V para dovesti na razm ak osi a < a p, si. 561b.

15.2. Proračun razm aka osi čelnika

520

Razmak osi V para a=£r1+ r1. Prem a tome se zupčanici neće dodirivati svojim diobenim kružnicama. Dodirivat će se kinematskim kružnicam a rwl i r w2. Razmak osi 0 j 0 2 jednak je zbroju polumjera kinem atskih kružnica O j 0 2= a = rwi + rW2 Ove kinematske kružnice valjaju se m eđusobno jednakim obodnim brzinama. Radi toga m oraju i koraci kinematskih kružnica (pw) biti međusobno jednaki. Budući da je debljina zuba jednog zupčanika jednaka širini uzubine drugog zupčanika može se pisati: Swi

/w2 i

Sw2

/wj

N a si. 562 je pokazano da je zbroj debljina zuba na kinematskim kružni cama jednaka koraku kinematske kružnice pw

Pw

Swl + ^wl

^w2 "b ^w2

^wl "i“ ®w2

kinematska kružnica 2

Slika 562. R azm ak osi V -p ara bez bočne zračnosti

Prem a ranijem, korištenjem evolventnih funkcija, može se debljina zuba na kinematskim kružnicam a izraziti jednadžbam a ®wi = ¿wi ^

+ ev a - ev a j )

Sl Sw2 = dw2l — + e v a - e v a„ do Uvrštavanjem dobiva se:

521

15.2. Proračun razmaka osi čelnika

Đ

*

Z

P

i 71

2

\2

Sa dw= —— , s = - + 2 • x • m ■tan a = m I - + 2 • x • tan a ) i d l = z l -m, 7t

d2 = z 2 • m, dobiva se: Pw' Zl 71

Pw = ~

1 (n

,

—

X

+

l

t a n

Pw ' z 2

71

a

) +

e v

a

—

e v

a »

+

l/n . — I - + 2 x 2 tan a ) + ev a —ev a w

Skraćenjem pw i sređivanjem jednadžbe dobiva se: 0 = 2 (xi + x 2) tan a —(zi + z2) (ev aw—ev a) Iz gornje jednadžbe proizlazi zbroj faktora pom aka profila: ev X i + X 2 = Z i + Z 2

—ev a 2 tan a

Pogonski kut zahvatne crte aw, ako su zadani faktori pom aka profila iznosi: ev aw= 2 —----- - tan a + ev a z 1+ z 2 Ako je zadan razm ak osi a glasi jednadžba pogonskog kuta zahvatne crte:

z l + z2 ■m ■cos a cos aw= 2a Prem a ranijem proizlazi: “ wl = “ i

cos a > cos a w

dW2 —dj

~~

cos a cos a„

¿ wi+ ^ w 2 d l + d 2 cos a Z i+ z 7 cos a =m ■ 2 2 cos aw ' 2 cos a w Smanjenjem razm aka osi od ap na a smanjila se i tjemena zračnost c (c = l,2 5 m ). Ako pri neposrednom dodiru bokova bez zračnosti treba sačuvati tjemenu zračnost c treba smanjiti tjemeni prom jer (vidi si. 561b) za razliku: ap —a = k - m = r1 + r2 + m ( x 1+ x 2) —a a = ------------ —--'---------

k je faktor skraćenja tjemena Tjemeni prom jer nakon skraćenja tjemena iznosi: dak = d + 2xm —2 km = dlt —2km Ako nije izvršeno skraćenje tjemena preostali dio tjemene zračnosti iznosi: ¿1

f0

d » T + d f1

K azalo

KAZALO POJM OVA 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 -p u ž 392 automatski uređaj za podmazivanje 199 automatsko brtvenje 465

Bačvasti ležaj 226 - - , aksijalni, samoudesivi 230 bakama cijev 482 beskonačni remen 280 - - , klinasti, uski 283 bešavna cijev s navojem 481 bezdodirna brtva 473,474 bezdodimo brtvenje 248 bočna zračnost 334 bočni korak 345 - kut zahvatne crte 345 - tlak matice 108 - - pera 118 bok, nosivost 366 rupičavost (pitting) 366 - stožnika, nosivost 382 - bok V -N U L T I 337 - zuba, klizanje 331 - - , nagib 344 bombirano dno 26 - - , debljina stijenke 25 bradavičasto zavarivanje 45,49 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 473,474 - , 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 242,245 - , stlačiva 468 - , tvrda 461 - , - , profilna 464 brtveni prsten, radijalni 246 brtvenje, automatsko 465 - bez brtvi 463 - , bezdodimo 248 - brtvenicom 243,465 - brtvilom 468 - dijela koji miruje 456,458 - - koji se kreće, dodirno 466,467 dinamičko 456 -.d o d irn o 457,466,467 - kitom 460 - kliznim prstenom 473 - , labirintno 245 - manšetom 470 - , nerastavljivo 459 - , plastičnom deformacijom 465 - pogonskim tlakom 465 - profilnom brtvom 463 - , rastavljivo 461 - rotirajućeg dijela 452,466 - 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

K azalo

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 505,509 bučnost u radu zupčanika 400

Centralni zupčanik 409 centrifugalna sila lanca 318 - spojka 263 - - , čeljusna 264 centriranje cjevastog vratila 117 - zupčastog vratila 118 cijev, aluminijska 484 —, bakama 482 - , bešavna s navojem 481 - , čelična, precizna 482 - , fazonski dijelovi 490 - , koeficijent trenja 487 mesingana 484 - , nazivni primjer 481 - od sivog lijeva 481 - od umjetnog materijala 484 olovna 484 - , pogonski tlak 480 —, proračun debljine stijenke 488,489 - s kolčakom , čelična 481 - s navojem 481 - , sidrena 28 —, spajanje kolčakom 493 - , - prirubnicom 493 - , - zavarivanjem 491 - , šavna s navojem 481 cijevna konstrukcija, čelična 39 - prirubnica481 cijevni dio, fazonski 490 - luk, lira 501 - navoj, Whitworthov 84 - spoj 491 - vod 480,502 - - , 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

cjevasta zakovica 73 cjevasto vratilo, centriranje 117

Čavao, zarezni 136 čelična cijev, precizna 482 - - s kolčakom 481 - cijevna konstrukcija 39 čeličn i 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 444,446 - -.jednostavna444 - - , unutarnja 450 čeoni korak 340 - kut zahvatne crte 345 - rukavac 173 čeono (tupo) elektrootpomo 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 488,489 - - 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

K azalo

527

dijagram deform acija vijka i podloge 98 dijeljeni klizni ležaj 205 dilatacijska spojka 249 dinam ička nosivost valjnog ležaja 231 dinam ički fa k to r z upčanika 359 - m om ent kočnice 444 - viskozitet 190 dinam ičko brtvenje 456 - ekvivalentno opterećenje valjnog leža ja 232 diobena kružnica 332 dizalo 29 dno, bom birano 26 dodirnica bokova zupčanika 328 - profila 328 , k u t 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 d opušteni pogonski tlak 480 dopušteno naprezanje rem ena 276 - trošenje tarenice 437 dosjed, stezni 82 - za ugradnju valjnog ležaja 228 dosjedni vijak 101 držač planetarca 409 duljina bloka opruge 158 - klinastog rem ena 289 - plosnatog rem ena 279 - šava 31 - zupčastog rem ena 299 dupleks kočnica 451 dvoslojni ležaj 207 dvosm jerna pojasna kočnica 452 dvosm jerni aksijalni kuglični ležaj 230 dvostepeni planetarni prijenosnik 415 dvostruka čeljusna k o čnica 4 4 4 ,4 4 6 dvostruka kožna m anšeta 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

1

elektrolučno zavarivanje 13 - - pritiskom 46 elektromagnetska spojka 261 elektrootpomo zavarivanje pritiskom 45 E -p u ž 392 evoluta 516 evolventa 329 - sferna 373 evolventna kugla 373 evolventne funkcije 516,518 evolventni zupčasti pro fil 118 evolventno ozubljenje 329 Eytelweinova jednadžba 266

Faktor čvrstoće K materijala za tlačnu posu du 24 - gubitka tarenice 435 - - u cijevi 485,487 - 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, dinam ički 359 fazonski cijevni dijelovi 490 fiktivni broj zubi 347 fin i 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 485,487 globoid 395 grafit 194 granica zašiljenosti 339 granična brzina vrtnje valjnog ležaja 237 granični broj zubi čelnika 335, 336 - - - stožnika 375 greben 19 gubitak snage planetarnog prijenosnika 418 - u cijevi 485,487 gumena kandža na spojki 255

528 gum ena opruga 166 - —, k ru to st 168 - - spojke, stožasta 256 gum eni prsten spojke 255 - rem en 271

Habanje lanca 302 Hertzovo naprezanje boka zuba 366, 368 hidraulična spojka 260 hidraulički pad 484 hidraulik brtva 468 hidrodinam ička teorija podm azivanja 194 hidrodinam ički tlak 189 hidrostatski aksijalni ležaj 217 - - -.k o e fic ije n t trenja 218 - tlak 189 hiperboloid 391 H irth -o zu b ljen je 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 m etrički navoj 85 ispitni tlak 4 8 0 ,4 9 0

Jednadžba, Eytelw einova 266 jednohodni navoj 104 jednoslojni ležaj 206 jednostavna čeljusna kočnica 444 — pojasna kočnica 452 jednostavni aksijalni ležaj 216 - planetarni prijenosnik 409

K fa k to r čvrstoće m aterijala tlačnih posuda 24 kandža, gum ena na spojki 255 kandžasta spajalica rem ena 272 - spojka 250 kapilarna sila 457 karakteristika brtve 495 - opruge 140 - statičkog opterećenja valjnog ležaja 237 kardanska spojka 251

K azalo 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 - - , normalan 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 -p u ž 392

K azalo 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 — —, utom i 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


529 kočnica, čeljusna 444 - , - dvostruka 444,446 - , - jednostavna 444 - , - unutarnja 450 - , diferencijalna pojasna 452 —, dinam ički 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 aksij 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, m etrički 122 - , Morseov 122 konusni klizn i ležaj 208 korak, bočni 345

530 Labirintna brtva 244, 245 labirintno brtvenje 244, 245 lakovi za brtvenje, umjetni 460 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 -.razm ak osi 317 - , rastavljivi 301 - , Rotary 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 —, apsolutna zračnost 209 - , bačvasti 226 - cijevnog voda 502 - , dvoslojni 207 - , igličasti 220, 227 - , jednoslojni 206 - , klizni, dijeljeni 205

K azalo ležaj, aksijalni, prirubni 204 —, —, s tuljkom 205 - , konusni klizni 208 - , kuglični 220 - , - radijalni s naslonom 231 —, — —, samoudesiv 226 —, — s kosim dodirom 232 - , -,u to m i 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 ugradili 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 , čvom i 63 limeni nosač 29 lira, cijevni luk 501 lisnata opruga 145 lom radi umomosti 361 luk, cijevni 501 - sprezanja bokova 346 - U 501

Ljuska, stezna 102

K azalo Magnetska spojka sa željeznim prahom 263 magnetski k it 460 manšeta, dvostruka kožna 247 - za brtvenje 470 mast, za podmazivanje 189,193,198 - - - valjnih ležaja 234 materijal brtve 456 - klina 110 - ležaja 200 - opruge 142 - remena 270 - rukavca 200 - tarenice 439 - - , guma 439 - -.p la s tik a 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 - , tekuće 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 m etrički ISO-navoj 84,85 - konus 122 minimalna dubina uvijanja matice 94 mješovito trenje 189 modul 333 - plastičnosti 78 - klizanja 142 molibdendisulfid 194 moment kočenja 445 - kočnice, dinam ički 444 - na prirubnici 494 - okretanja matice, pogonski 107 - opterećenja kočnice 444 - planetarnog prijenosnika 417

34*

531 moment pritezanja vijka 97 - spojke, udarni 253 - trenja kočnice 444 Morseov konus 122 m ultiplikator, 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 - , odnos 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 - , fin i 84 - , ISO m etrički 84,85 - , jednohodni 104 - , 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,lim eni 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

O bli 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

K azalo om jer broja zubi zupčanika 326 opruga 140 - , duljina boka 158 - , gum ena 166 —, —, k ru to st 168 —, karakteristika 140 - .k r u t o s t 140 - , m aterijal 142 - , plosnata 145 -.p re d o p te re ć e n je 161 - prstenasta 124 —, rad 141 - sa sponam a 147 - - strem enom 147 - , savojna 140 - , specifična sila 140 - , specifični progib 140 - spojke, stožasta gum ena 256 —, tanjurasta 152 - , tlačn a 140 - , torziona 1 5 1 ,1 5 2 - .v l a č n a 14 0 ,1 6 1 - , vlastita frekvencija 141 zavojna fleksiona 148 - , - - , k u t zakretanja 150 opružni čelični elem enti na spojki 254 opružno djelovanje 158 opterećenje klinastog rem ena, fak to r 292 - k očnice, m om ent 444 - korijena zuba 360 - plosnatog rem ena, fak to r 278 - prirubnice 499 - valjnog ležaja, dinam ičko, ekvivalentno 232 - - - , njihajuće 227 - — —, obodno 227 - - - , statičk o , ekvivalentno 237 - - - , to čk a sto 227 - zuba čelnika 359 - zupčanika, fak to r raspodjele 366 - - , specifično 359 optim alna brzina klinastog rem ena 288 o p to čn o podm azivanje 200 - — lanca 313 - - valjnog ležaja 241 O rthinghausova spojka 258 osiguranje vijka 90 - - oblikom 91 - - silom 91 osnovni stožnik, radijus 376 osovina 170 - , k u t nagiba 183 - , progib 182 o tp o r trenja klizanja steznog spoja 78

K azalo 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 ravnini bokovima 330 —, visoko 344 zakon 325 ozubnica 324, 330 ožljebljena tarenica 422

Pa (Pascal) = 1 N /m 2 23 pad, hidraulički 484 par V -M IN U S 338 - , nulti 338 - , V -P L U S 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 m ultiplikator 412 - prijenos sa stožnicima 419 - prijenosnik 409,417 - - , dvostepeni 415 - —, gubici snage 418 - - , iskoristivost 418 - - , jednostavni 409 - -.m om ent 417 - - , plan brzina vrtnje 415 - - s dva para zupčanika 413 - —, sile na zubima 416 - —.tipo vi 414 - - , višestepeni 415 - - , V -parovi zupčanika 415 - reduktor412 plastične mase za ležaje 203 plastični materijal tarenice 440 plastičnost, modul 78

533 plinovi kao maziva 189 plinsko zavarivanje 13 - - pritiskom 45 ploča, elastična 91 - , zupčasta 376 - , zvjezdasto-prstenasta 128 pločica, sigurnosna 135 ploha, kinem atska 330 plosnata brtva 4 6 1 ,4 6 3 plosnati klin 111 - navoj 103 - rem en, duljina 279 - - , fa k to r opterećenja 278 plosnato-okrugla zakovica 70 podloška 90 podm azivanje 189 - , autom atski uređaj 199 - , cirkulaciono 200 - , hidrodinam ičko (teorija) 194 - lanaca 310,313 - - habanjem 311 - - u uljnoj kupci 311 - - ubrizgavanjem 303 - m ašću 1 8 9 ,1 9 8 - - valjnih ležaja 234 - , o p to čn o 200 - prstenom slobodnim ili čvrstim 199 - uljem 199 - uranjanjem 199 - - , zupčanika 358 - valjnog ležaja, uljem 240 - - - , - , o p to čn o 241 - — - , uljnom m aglom 240 - — —, uranjanjem 241 podnožna visina zuba 334 podrezivanje 335 pogon, trajni 368 - , vremenski, ograničen 368 pogonska snaga zupčanika 357 - tarenica 423 pogonski k u t zahvatne crte 337, 342 - lanac 301 - m om ent okretanja m atice 107 - rem en, zatezanje 267 - tlak cijevi 480 - - za brtvenje 465 pojasna kočnica 452 - —, diferencijalna 452 - - .d v o s m je r n a 452 - -.je d n o s ta v n a 452 - - , ovijena 452 - - .s u m a m a 452 - - , unutarnja 452 pojedinačno odstupanje m jera 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 - -.p o stran i 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-razm ak 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 pričvTsni 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 - , - .k riž n i 269 - , - , otvoreni 269 —, - , polukrižni 269 - , - , prijenosni omjer 275 -.zu p ča n i, prijenosni omjer 325 prijenosni omjer remenskog prijenosa 275 - - tarenice, stvarni 430

K azalo prijenosni omjer, virtualni 376 - - zupčanog prijenosa 325 prijenosnik, nulti 333 -.planetarni 409 - , - , dvostepeni 415 - , - , iskoristivost 418 - , -.jednostavni 409 - , - , plan brzina vrtnje 415 - , - s dva para zupčanika 413 - , - , sile na zubima 416 - , - , snaga 417 - , - , tipovi 414 —, —, V -p arovi zupčanika 415 višestepeni 415 - , pužni 391 - , - , iskoristivost 395 - , - , nosivost 398 - , - , sile 395 —, - , stupanj prekrivanja 394 —, standardni 409 tami, 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

K azalo prom jer cijevi, nazivni 481 proračun debljine stijenke cijevi 4 8 8 ,4 8 9 p rotok rashladnog sredstva 215 - ulja, volumenski 214 provrt, odzračni 247 - za vijak 90 - zakovice, naprezanje bokova 65 prsten, elastični 9 1 ,1 3 5 - Nilos 243 - od pusta 242 - , radijalni brtveni 246 - s centrifugalnim djelovanjem 244 - spojke, gum eni 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 - rem ena 268 - , tangencijalno 424 - tarenice421 puž A 392 - E 392 - i pužno kolo 314 - K 392 - N 392 pužni broj 393 - prijenosnik 391 - - , iskoristivost 395 - - , nosivost 398 , sile 395 - - , stupanj prekrivanja 394 pužno kolo i puž 314

R ad 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, p ro to k 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 -.k lin a s ti 283 - , - , nazubljeni, široki 285 - , - , normalni, beskonačni 285 , učestalost savijanja 295 —, —, uski, beskonačni 283 - , kožni 270 -.klizan je 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 - , -.p om ičn a 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 Rotary 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 umomosti 361 - - rupičavosti 368 - - umomosti 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

K azalo sile i m om enti koji djeluju na prirubnicu 494 - na čelniku 371 - — prirubnici 494 - - pužnim prijenosnicim a 395 - - stožniku 389 - - vijčaniku 388 - - zubim a planetarnog prijenosnika 416 silikonski kaučuk za brtvenje 460 simpleks kočnica 449 sintetsko ulje 193 sinusne lam ele spojke 258 slavina 504, 511 slijepa prirubnica 481 - zakovica 70 slobodna rem enica 269 slobodni ogranak rem ena 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 Som m erfeldov broj 210 spajalica rem ena, 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 rem ena 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 —, - , sam okočnost 123 - , lemljeni 57 - , navučeni stezni 75 —, prešani, stezni 75 - , prirubni 19 - sa steznom glavom 123 —, stezni 75 - —, o tp o r trenja klizanja 78

K azalo spoj, stezni, pritisak naležnih površina 17 - vijčani, iskoristivost 107 zakovični 60 —, zavareni 13 spojka, centrifugalna 263 - , čeljusna centrifugalna 264 - , deform acioni rad 253 - , dilatacijska 249 - , elastična 252 - , elektrom agnetska 261 - , hidraulična 260 - , kandžasta 250 - , kardanska 251 - koja akum ulira energiju 253 - - prigušuje energiju 253 - , kolu tn a 249 —, - , s gum enim ulošcim a 255 - , kom penzacijska 250 —, kuglasta zglobna 252 - k ru ta 249 - lam elna, sigurnosna 257 - , m agnetska sa željeznim prahom 263 - M etalluk 264 - , okretni m om ent uključivanja 259 - Orthinghausova 258 - , povratne sile spojnih elem enata 254 - , prenosivi okretni m om ent 259 - , prirubna 249 - Pulvis 263 - , rastavljiva 257 - s čeličnim opružnim elem entim a 254 - — daljinskim uključivanjem 259 - - gum enim kandžam a 255 - - — prstenim a 255 - - - stožastim oprugam a 256 - - jednom tam o m pločom 258 - - križnim zglobom 251 - — prekidnim svornjacima, sigurnosna 256 - sa sinusnim lam elam a 258 - , sigurnosna 256 - , snaga trenja 260 - , tam a 257 - , turbohidraulična 264 - , —, V o ith -S in cla ir 224 - , udarni m om ent 253 - Vulkan 256 - za puštanje u rad 263 —, zbirna 251 - , zglobna, kuglasta 252 - , zubna sa lučnim zubim a 250 spone opruga 147 sprečavanje gibanja, k očnica 443 sprezanje bokova, luk 346 sprežnjaci 28

537 srednja relativna zračnost ležaja 209 srednji površinski tlak ležaja 210 standardni lemovi 53 standardne m atice 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 rem enica 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 stojni zatik 136 stožac, dopunski 374 - , - , tarenice 425 - , tem eljni 373 stožasta kočnica 454 stožnik 324, 373 - , granični broj zubi 375 - , nosivost 381 - , - bokova 382 - , - korijena 382 - s kosim zubim a 378 - - - - .s tu p a n j prekrivanja 379 - - ravnim zubim a, stupanj 379 - sa zakrivljenim zubim a 378 - , sile 389 stožasti valjkasti ležaji 231 strelasti zupčanik 373 strem en opruge 147 stupanj gubitaka tarenice 435 - prekrivanja bokova 346 - - profila 343 - — pužnog prijenosnika 394 - - stožnika s kosim zubim a 379 - - — — ravnim zubim a 379 - - vijčanika 387 - - zupčanika, fak to r 366 stvarni prijenosni om jer tarenice 430 sum am a pojasna kočnica 45 2 sunčani zupčanik 409

538 svorni vijak 87 svornjak 134

Sav, 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 430 - , 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 -.p o m ičn a 422 - , prijenosni omjer stvarni 430 - , pioklizavanje 421 - , puzanje 421 - , reaktivni polumjer zakrivljenja 433 - , snaga trenja 435,437 - , 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 437 - , vrijeme trošenja 436 tarna kočnica 443 - obloga 258

K azalo tarenica, ploča spojke 258 - ploča spojke 258 - spojka 257 tam i prijenosnik s konstantnim prijenosnim om jerom 442 - - - m ogućnošću kontinuirane prom jene prijenosnog om jera 424 , sila 426 - varijator 440 tekuće mazivo 189 - trenje 189 teleskopsko vratilo 252 tem eljna kružnica 329 tem eljni stožac 373 tem peratura kočionog bubnja 449 teorija podm azivanja, hidrodinam ička 194 težišnica štapa 64 tipovi planetarnih prijenosnika 414 tjelešca, valjna 221 tjem ena visina zuba 334 - zračnost 334 tlačna opruga, cilindrična 157 tlak, b očni, m atice 108 - , - , p e r a 118 - cijevi, pogonski 480 ■>-, hidrodinam ički 189 - , hidrostatički 189 - .i s p it n i 4 8 0 ,4 9 0 - ležaja, srednji, površinski 210 - m atice, bo čn i 108 - , nazivni 480 - , pogonski, dopušteni 480 tlačna opruga 140 to čk a sto opterećenje valjnog ležaja 227 - zavarivanje 4 5 ,4 6 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 - izm eđu zubi zupčanika 356 - klizanja 188 - - steznog spoja 78 - k očnice, m om ent 444 - - , snaga 448 - , korozija 81 - kožnog rem ena, koeficijent 279

539

K azalo trenje kotrljanja 188 - ležaja, snaga 214 - m irovanja 188 m ješovito 189 startno 188 tekuće 189 - valjanja 188 - zaustavljanja 188 trokraki pipac S l i trokutasti zupčasti klin, profil 118 troslojni ležaj 207 trošenje tarenice, dopušteno 437 tuljak, elastični 102 - , uložni 88 - za klizni ležaj 205 tu p o e lektrootporno zavarivanje 45 - — - iskrenjem 50 turbohidraulična spojka 264 tvrdo lemljenje 51 tvrda brtva 461 - - , profilna 464

U luk 501 ublažavanje udara 254 učestalost savijanja klinastog rem ena 295 udar, ublažavanje 254 udarna snaga lanaca 315 udarni m om ent spojke 253 udubljeni klin, obli 111 uglačavanje 77 ugradni ležaj 204 ulje, legirano 192 - .m a z iv o 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 žljebovim a 248 - , podm azivanje 199 - , - valjnog ležaja 240 sam opodm azivanje 198 sintetsko 193 —, volum enski p ro to k 214 uljni sloj, relativna debljina 210, 218 um jetni lakovi za brtvenje 460 um ornost, sigurnost protiv lom a 361 - vratila, sigurnost 181 unutarnja čeljusna kočnica 450 - pojasna kočnica 452 unutarnje ozubljenje zupčanika 331 unutarnji rukavac 173

uporište cijevnog voda 502 uporni ležaj s čvrstim segm entima 217 nagibni, segment ni 217 - rukavac 174 uređaj za podm azivanje, autom atski 199 uski beskonačni klinasti rem en 283 uskočnik 135 u tič n i vijak 88 utjerni klin 109 u to m i kuglični ležaj 221 uvijanje m atice, m inim alna 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 podnmzivanje 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, tam i 440 V -če ln ik s kosim zubima 347 ventil 504 —, brzozatvarajući 505,509 - , klipn i 507 - koji djeluje u slučaju loma 509

540 ventil, kosi 506 kovani 506 kutni 505,507 —, membranski 507 - , odbojni 508 -.redu kcion i 509 - , regulacioni 505 - , prigušili 509 - , prolazni 505 - , sigurnosni 505, 508 - za promjenu smjera gibanja 505 - , zaporni 505,509 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 - , osj|pranje 90,91 - , pokretni 103 - , presjek jezgre 94 - , pričvrsni 83 -.p ro la zn i 102 - , provrt 90 - s glavom 87 - , samokočnost 106 - , sigurnost na izvijanje 108 - , sila predzatezanja 97 - , svomi 87 - , u tični 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, dinam ički 190 kinematski 326 višehodni navoj 104 višeslojni remen 271 višestepeni planetarni prijenosnik 415

K azalo visoko ozubljenje 344 vlačna matica 93 - opruga 140,161 vlastita frekvencija opruge 141 V -M IN U S par 338 V -N U L T I bokovi 337 vod, cijevni 480,502 V oith -S inclair turbohidraulična spojka 264 volumenski protok ulja 214 - - - hidrostatskog aksijalnog ležaja 218 V -p a r zupčanika planetarnog prijenosnika 415 V -P L U S 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 umomosti 181 - teleskopsko 252 - , zupčasto 118 V-razm ak 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 - - -.u k u p n a 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

K azalo zaklopka 504,512 —, 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, cilin dričn i 131 - , konični 131 - , naponski 131 —, - , spiralni 131 - , navoj ni 87 - , pom ični 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 - , e lek tro o tp o m o , pritiskom 46 - iskrenjem 50 - , otp o rn o 13 - plazm om 13 - .p lin s k o 13 - - , pritiskom 45 - , spajanje cijevi 491 - svjetlosnim snopom 13 - , šavno 45 - talenjem 13 - , to čk asto 4 5 ,4 6 —, tu p o , elek tro o tp o m o 45 iskrenjem 50 - , ultrazvučno 45 zavarivost čelika 14 zavojna fleksiona opruga 148 - - - , k u t 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 k očnica, vrtložna 455 zračnost, b o č n a 334 - uzm eđu zuba 332 - ležaja, apsolutna 209 - - , relativna 209 srednja, relativna 209 - tjem ena 334 zub čelnika, opterećenje 359 - , tjem ena visina 334 —, zračn o st m eđu zubim a 332 zubi, k orak 332 - stožnika, kosi 378 - - , zakrivljeni 378 zubna spojka s lučnim zubim a 250 zupčani prijenos, om jer 325 zupčanik 324 - , bučnost u radu 400 - , centralni 409 - , dinam ički fa k to r 359 - , dodirnica bokova 328 - , fak to r stupnja prekrivanja 366 - , iskoristivost 356 - , kinem atski om jer 326

542 zupčanik s kosim zubim a, k u t napona 344 —, obodna brzina 326 podm azivanje uronjavanjem 358 pogonska snaga 357 - , pojedinačno odstupanje m jera 353 - s helikoidalnim zubim a 344 - - lučnim zubim a 373 - - unutarnjim ozubljenjem 331 specifična obodna sila 359, 366 - , specifično opterećenje 359 - strelasti 373 - , sunčani 409 - , tolerancije 354 - , trenje m eđu zubim a 354, 356 - u zahvatu, odstupanje 353 - , vrijeme trajanja punog opterećenja 369

K aza lo zupčanik, zahvatna linija 328 - , zbirno odstupanje 353 zupčasta p lo ča 376 zupčasti lanac 302 - profil, evolventni 118 - rem en 295 - rem en, duljina 299 z upčasto vratilo 118 - - , centriranje 118 zvjezdasto-prstenasta p lo ča 128

Ž ičana spajalica rem ena 272 žljebovi za odbacivanje ulja 248

Decker Elementi Strojeva

Recommend Documents