Zavrtanjske Veze i Navojni Prenosnici

Машински фак ултет Универзитета у Београду/ Машински елеме нти 1/ Предавање 10 ( Татјана Лазови!

УЗДУЖНО ОПТЕРЕЋЕНЕ ЗАВРТАЊСКЕ ВЕЗЕ Обичне уздужно оптерећене з!рт"#$е !езе "ви навојн навојни и с#ојев с#ојеви и ($л%1! ($л%1! не #рите #рите&у &у се строго строго #ро#ис #ро#исани аним м силама силама #рите #ритезањ зања% а% $ила $ила #рите #ритезањ зања а знатно знатно је мања мања од радног радног о#тере о#тереењ ења% а% 'ен задат задатак ак је да с#ре с#реи и ла)ав* ла)ав*ење ење навојног с#оја% +адно о#тереење завртња мо&е )ити статико или #ромен*иво%

а

б

С%и$ &' Обичне уздужно оптерећене завртањске везе

Радни напони Под дејством радног о#тереења језгро завртња је на#регнуто на затезање, σ

=

F A3

%

-од #ромен*ивог о#тереења ам#литуда радног на#она је,

σ a =

σ 2

%

Критични напони

[σ ] M

= ReM = Reξ 1ξ T . за статико радно о#тереење

[σ ] = σ AM = σ Aξ 1ξ 2ξ T . за #ромен*иво радно о#тереење% Степен сигурности против запреминског разарања завртња: S

=

[σ ] M σ

≥ S min = 1,25 %

ко услов S ≥ S min min није ис#уњен мора се усвојити #рви веи стандардни навој или иза)рати )о*и материјал% Од(о!орне Од(о!орне уздужно оптерећене з!рт"#$е !езе "ве завртањ завртањске ске везе везе се остварују остварују не#одешени не#одешеним м висококвал висококвалитет итетним ним еласти еластиним ним завртњима% завртњима% +адн +адно о о#тере о#тереењ ење е најеш најеше е је #ериод #ериоди ино но #ромен #ромен*ив *иво о и делу делује је ду& осе завртњ завртња% а% Пре деловања радног о#тереења завртњи се #рите&у одговарајуим моментом #ритезања да )и се с#ре с#реил ило о раздв раздваја ајање ње с#ојен с#ојени и делов делова% а% Поузд Поуздано аност ст ови ови заврт завртањс ањски ки зависи зависи од силе силе #рет #ретод одног ног #рите #ритезањ зања% а% У том 2и*у 2и*у навојн навојни и с#ој с#ој ови ови заврт завртањс ањски ки веза веза се осигур осигурава ава од #о#уштања (ла)ав*ења! а интензитет силе #ретодног #ретодног #ритезања редовно се контролише% "ве завртањске завртањске везе везе #римењују #римењују се код судова судова #од #ритиском 3 котлова котлова резервоара резервоара 2евово 2евовода да кли#ни машина ($л%4!%

1

Машински факултет Универзитета у Београду/ Машински елеме нти 1/ Предавање 10 ( Татјана Лазови!

5а )и се радно о#тереење (у виду #ритиска флуида или неком другом о)лику! могло #ренети са једног дела с#оја на други на додирној #овршини с#ојени делова мора владати одговарајуи #ритисак тј% делови с#оја морају )ити дово*но #ритегнути да )и се саувала ерметиност с#оја или релативно мировање с#ојени делова% 6а крају фазе #ретодног #ритезања завртањ се еластино изду&и за велиину λ 7 #од дејством силе #ретодног #ритезања F 8% Тада се с#ојени делови са)ију за велиину λ 9 ($л%:!% При томе су силе у завртњу и с#ојеним деловима (#лоама! једнаке сили #ретодног #ритезања (F 7 ; F 9 ; F стовремено се за исту велиину смање еластине деформа2ије у с#ојеним деловима (#лоама! ∆λ 9% ?)ог ови деформа2ија сила у завртњу се #овеа за велиину ∆F 7 (F 7 ; F 8 @ ∆F 7! а сила у #лоама смањи за велиину ∆F 9 (F 9 ; F 8 . ∆F 9!% 5о#унско о#тереење завртња и до#унско растереење с#ојени делова зависе од односа њиови крутости%

p

С%и$ )' Деформациони диаграм уздужно оптерећене завртањске везе

С%и$ *' Деформациони диаграм уздужно оптерећене завртањске везе !здужно оптерећена завртањска ве"з

$а #овеањем интензитета радног о#тереења смањује се сила која са)ије делове с#оја и с#реава њиово раздвајање% -ритино стање настаје када сила у деловима с#оја #остане једнака нули (A9 ; 0! тј% када доBе до раздвајања с#оја (ис#рекидана линија на дијаграму на $л%:!% 5а )и се с#реило раздвајање с#ојени делова #отре)но је да радно о#тереење A= )уде мање од критиког о#тереења CAD које доводи до раздвајања #лоаE тј% #отре)но је да сте#ен сигурности #ротив раздвајања делова )уде веи од одговарајуе минималне вредности (F= ≥ 1G!,

S r

=

[ F ] F r

F p

=

 cv   + 1   c b 

,

F r

где су, # 7 . крутост завртња # 9 . крутост делова с#оја% Радно оптерећење Минимална сила у завртњу (сила #ретодног #ритезања!,

F d = F p =

c b c b + cv

F r S r %

Максимална сила у завртњу, F g

= F p +

cv c b

+ cv

F r %

Момент увијања завртња на крају фазе #ритезања (момент у навојном с#оју завртња!, T n

= F p

d 2

2

tg(ϕ + ρ n ) %

2


Радни напони 6а крају #ро2еса #ритезања завртањ је на#регнут на затезање силом моментом у навојном с#оју ($ H!, σ

=

F p

τ u

E

A

=

A =

4

W p

E

3

2

d i π

T n

(F 8! и на увијање

E

W p =

d i π

16



где је, (% I ; % :! ако је % 7 J % : и (% I ; % 7! ако је % : J % 7% Под дејством радног о#тереења завртањ је на#регнут на затезање, F g . највеи радни на#он у завртњу σ g = A

σ a

=

F a A

. ам#литуда радног на#она за #ромен*иво радно о#тереење

где је,

F a =

F g − F d

2

%

Критични напони 6а крају #ро2еса #ритезања завртањ нее мои да о)ави своју функ2ију ако се језгро или врат трајно деформишу односно када радни на#они достигну на#он на грани2и теења з)ог затезања и увијања,

ReМ = Reξ 1ξ Т,

τ TМ = τTξ 1ξ Т. Под дејством #ромен*ивог радног о#тереења критине вредности на#она које доводе до лома завртња јесу ам#литуда динамике врстое σ AM! или динамика врстоа σ !M!,

σ AM = σ Aξ 1ξ 2ξ 3ξ β, σ !M = 2σ AM " σ d. Степен сигурности завртња крау прет&одног притезања S

=

⋅ 2 2 S σ + S τ

S σ S τ



где је, S τ

=

[τ ] M τ u

E

S σ

=

[σ ] M σ

%

Степен сигурности завртња у раду када е радно оптерећење промен'иво S A

=

σ !M σ AM . ам#литудни сте#ен сигурности S ! = . динамики сте#ен сигурности% σ g σ A

Степен сигурности завртња у раду када е радно оптерећење статичко

S =

ReM

σ

%

У слуају када неки од сте#ена сигурности не задово*ава услов (( K (LIH! #отре)но је усвојити )о*и материјал за завртањ или иза)рати стандардни завртањ веег #о#реног #ресека или анга&овати веи )рој завртања за #реношење радног о#тереења гру#не завртањске везе%

3


+адно о#тереење завртња зависи од, силе #ретодног #ритезања радне силе (F = ! крутости завртња и крутости делова који се везују% У фази #ретодног #рорауна (димензионисања! крутости нису #ознате #а се за из)ор стандарног завртња с#роводи на основу #рет#остав*ене крутости, A ≥ ξ u

F

σ d#$



где је,

ξ u = 1,2%1,25, [σ ] M  σ d#$ = S

S = 1,2%1,6, F & = F rξ ', ξ M . фактор крутости завртња и с#ајани делова ( ξ M ; 14GN1O за статико радно о#тереење а за динамико о#тереење ξ M ; 1ON:4!% ?а из)ор стандарног завртња меродавна је #рва стандардна вредност #о#реног #ресека језгра или врата завртња% Крутост завртња "дговорне узду&но о#тереене завртањске везе о)ино се остварују еластиним завртњима са сте#енасто #ромен*ивим #о#реним #ресеком ду& осе ($л%P!% Меаники модел завртња #редстав*а систем редно везани о#руга ија је уку#на крутост једнака з)иру ре2и#рони вредности #оједини о)ласти ста)ла завртња () FQ!,

1 c)v

=

1 c1

+

1 c2

+ ... +

1 ci

+ ... +

1 c(



где је,

Ai

ci = E v

l i



E v . модул еластиности материјала завртња Ai . #овршине #о#реног #ресека #оједини о)ласти ста)ла завртња l i * ду&ине #оједини о)ласти ста)ла завртња

1 c)v

=

(

1 E v

l

∑ Ai i =1



i

k . )рој делова на завртњу са #ромен*ивим #о#реним #ресеком% Крутост спаани& де*ова Под дејством аксијалне силе у завртњу еластине деформа2ије #о за#ремини с#ајани делова #ростиру се #о Rути2ајним конусимаR ($л%G! ?)ог #ромен*ивости #о#реног #ресека ути2ајног конуса он се мо&е а#роксимирати 2илиндром #овршине #о#реног #ресека, Ab ≈

π 4

( D 2 − D+2 ) 

где је, D

= S +

l b

2

+ tgθ . средњи #реник 2илиндра

S . отвор к*уа D+ . #реник отвора у с#ојеним деловима l b . де)*ина с#ојени делова θ . угао ути2ајног конуса tgθ ; 04G%%%0PG% ко се завртањска веза формира увртањем завртња у један од с#ојени делова ($л%G%а! тада је #реник замиш*еног 2илиндра,

4


D = S + l b tgθ %

5


-рутост с#ојени делова је,

1 c b

=

l b E b A b



где је,

E b . модул еластиности материјала с#ојени деловаE ако су с#ојени делови од разлиитог материјала тада је E b

С%и$ +' ,*астични завртањ

=2

E b1 E b2 E b1

+ E b2

+

С%и$ ,' ,*астичне деформацие -утицани конуси. спаани& де*ова

О#и(ур"е н!о-но( #по-% $игуран и #оуздан рад #о#рено о#тереене #ритегнуте завртањске везе зависи од конзистентности силе #ретодног #ритезања% Промен*иво радно о#тереење и услови рада са #отресима и ви)ра2ијама могу довести до #о#уштања (ла)ав*ења! навојног с#оја% ?ато тре)а #рименити мере сигурности (еластине #одлошке или неке друге мере!% Критичн дужин но.е" н!о-но( #по-% При из)ору висине навртке тре)а водити рауна о критиној ду&ини ношења навојног с#оја (м инимална висина навртке! #омоу које се о)ез)еBује за#реминска врстоа навојака навојног с#оја% ПОКРЕТН/ НАВО0Н/ СПО0ЕВ/ 1 НАВО0Н/ ПРЕНОСН/2/ Покретни навојни с#ојеви слу&е за #ретварање о)ртног кретања једног елемента у транслаторно кретање другог елемента #осредством навојног с#оја% $ваки #окретни навојни с#ој се састоји од навојног вретена са тра#езним или косим навојем и навртке% 6а $л%O #риказан је навојни #реносник 3 руна дизали2а% У току рада руне дизали2е тј% за време релативног кретања навојног вретена у односу на навртку навојни #реносник изло&ен је дејству аксијалног о#тереења и о)ртног момента% ")ртни момент остварује се дејством руни сила на крајеве руи2е навојног #реносника% "вим моментом савладава се момент / 7 који влада у навојном делу навојног вретена и момент трења / S= који влада на месту додира не#окретног дела 3 носаа терета и #окретног дела 3 главе вретена,

T = T v + T tr  где је, d 2

T v

= F

T tr

= F

2

tg( ϕ + ρ v ) 

d sr

2

µ 

F 3 аксијална сила навојног вретена (код руне дизали2е то је те&ина терета који се -ди&е!

6


µ ′ α . редуковани угао трења

ρ v = artg

#)

2

d )r 3 средњи #реник аксијалног ослон2а μ/ ; 010N01O 3 за #одмазана навојна вретена μ 0 коефи2ијент трења на додирној #овршини носаа терета и главе вретена% T F

F = m g

T tr

T tr

T v

F

F

6оса терета

Ди-(р3и нпдни4 оптереће" 6оса терета

-лизни ле&ај +уи2а

6авојно вретено

6авојно вретено 6авртка

6авртка

Посто*е

Посто*е

С%и$ 5' Ручна диза*ица са к*изним *ежаем

6а $л%O #риказани су дијаграми момента увијања и аксијални сила навојног вретена и навртке код руне дизали2е% При #одизању терета навојно вретено је истовремено на#регнуто на #ритискивање аксијалном силом F и на увијање моментом / 7 а навој2и навоја су изло&ени контактном на#резању 3 #овршинском #ритиску% 5имензија #о#реног #ресека навојног вретена одреBују се из услова да замиш*ени на#он услед #ритискивања увеан за одговарајуи ути2ај на#она услед увијања )уде мањи од одговарајуег дозво*еног на#она, σ i ≤ σ d#$  где је,

σ d#$

=

R eM S



S = 3%4, σ i

= 1,3

F A3

%

Ути2ај увијања навојног вретена узима се у о)зир #овеањем на#она услед #ритискивања за око :0T% $меном израза за дозво*ени на#она 0 UVW и израза за радни на#он 0 I у горњу неједнаину до)ија се израз за одреBивање минималне #овршине #о#реног #ресека 3 #о#реног #ресека језгра навојног вретена, A3 ≥ 1,3

F ReM

S %




>з та)ли2а за одговарајуу врсту навоја врши се из)ор стандардног #реника називног #реника навоја % % Xисина навртке тј% ду&ина навоја на којој је активан )рој навојака 1 а мо&е се одредити на основу израза,

l n = 1,2%1,5d . 5а не )и дошло до #овршинског разарања (а)ања! )окова навојака навоја тре)а #роверити да ли је #овршински #ритисак на )оковима навојака мањи од дозво*еног #овршинског #ритиска,

p ≤ pd#$  где је,

p =

F 1 A

F 1 =

z =

F z

l n P

3 радни на#он средњи #овршински #ритисак 3 о#тереење које #реноси један навојак

3 )рој навојака који уествује у #реношењу уку#ног ак сијалног о#тереења F 

A = d 2 π H 1

3 #ројек2ија додирне #овршине једног навојка на раван у#равну на #рава2 дејства о#тереења H 1 3 ду)ина ношења навоја Р 3 корак навоја% 5озво*ени #овршински #ритисак у навој2има навојног вретена руне дизали2е,

pd#$ = 11,+%1,5 mm 2 3 за навојно вретено од елика и навртку од )ронзе pd#$ = % mm 2 3 за навојно вретено од елика и навртку од сивог лива% -од дугаки навојни вретена о#тереени великим аксијалним #ритискујуим силама мо&е дои до #ојаве извијања #а је нео#одно #роверити сте#ен сигурности #ротив извијања навојног вретена,

S =

[σ ]

= 4...5 

σ

где је, σ

=

F A3

. на#он услед #ритискивања

σ 7 0 критини на#он извијања који се одреBује аналитиким #утем #рема изразима датим у "т#орности материјала% 5а )и се из)егло с#онтано с#уштање терета код руне дизали2е како )и навојни #реносник могао да о)ав*а своју функ2ију навој навојног вретена мора )ити самокоив% То знаи да редуковани угао трења 2H мора )ити веи од угла наги)а навоја 3,

ρ n

> ϕ %

?ава*ујуи самокоењу навоја навојни #реносни2и су једноставне конструк2ије јер су из)егнути додатни ком#ликовани уреBаји за с#реавање с#онтаног с#уштања терета% МеBутим з)ог самокоења сте#ен искоришења навојни #реносника је релативно мали,

η =

tgϕ tg( ϕ + ρ n ) +

d )r d 2

< +,5 µ

%

6итертур7 1% УY)еник 3 "гњанови М%, Машински елементи Машински факултет Београд 400Z

8

Zavrtanjske Veze i Navojni Prenosnici

Recommend Documents