Hřídelové spojky

Účel a použití Hřídelové spojky jsou části strojů, sloužící k přenosu otáčivého pohybu a kroutícího momentu z motoru na pracovní místo. Zajišťují spoj dvou hřídelů Usnadnění výroby a dopravy dlouhých hřídelů Vyrovnávají nesouosost spojovaných hřídelů Umožňují určitý axiální posuv hřídelů Tlumí rázy Umožňují plynulý rozběh stroje Umožňují spojení a rozpojení hřídelů za provozu Chrání pracovní část stroje před přetížením

Roztřídění hřídelových spojek Neovládané Ovládané Samočinné

Neovládané spojky 1) Pevné (tuhé), spojují dva souosé hřídele. a) Spojka dělená v rovině osy hřídele – korýtková spojka Spojení hřídele se spojkou je silovým stykem. Kroutící moment se přenáší třením. U velkých zatížení se používá pero.

b) Spojka dělená v rovině kolmé na osu hřídele kotoučová spojka: Točivý moment je přenášen: - silovým stykem mezi kotouči, mezi spojkou a hřídelí je použito pero - tvarovým stykem - spojení kotoučů je provedeno lícovanými šrouby

Jednodílná silnostěnná trubka s drážkou pro klíny c) Spojka nedělená Trubková: Jednodílná silnostěnná trubka s drážkou pro klíny

c) Spojka nedělená Trubková: Spojení provedeno pomocí dvou kuželových kolíků. Průměr navržen tak aby přenesly požadovaný kroutící moment – funkčně pojistná spojka střižná.

Příklad: F = 𝑀𝑘 𝑟 [N] Mk = 𝑷 𝝎 , kde Trubková spojka – spojení hřídelů o průměru 50 mm provedeno pomocí dvou kolíků – přenáší výkon P = 22 kW, při otáčkách 1 440 ot/min. Protože může nastat rázové zatížení, uvažujeme pro kolík dovolené napětí ve střihu τDs = 20 MPa. Navrhněte průměr kolíku. τS = 𝐹 𝑆 = 𝐹 2( π𝑑2 4 ) = 2𝐹 π𝑑2 ≤ τDs → d = 2𝐹 𝜋 . 𝜏𝐷𝑠 d – průměr kolíku [mm] Kolík je namáhán na střih ve dvou průřezech Nejdříve musíme vypočítat sílu F: F = 𝑀𝑘 𝑟 [N] Mk = F . r → r – poloměr hřídele [mm] Kroutící moment určíme ze vztahu: P – výkon – watt [W] Mk = 𝑷 𝝎 , kde ω – úhlová rychlost – otáčky za vteřinu [ 𝟏 𝒔 ] n – otáčky [ 1 𝑠 ] Úhlovou rychlost vypočteme ze vztahu: ω = 2π . n

P = 22 kW = 22 000 W; 1 440 ot/min = 24 ot/s Mk = 𝑃 𝜔 = 𝑃 2𝜋𝑛 = 22 000 2𝜋 . 24 = 145,9 Nm = 145 900 Nmm F = 𝑀𝑘 𝑟 = 145 900 25 = 5 836 [N] d = 2𝐹 𝜋 . 𝜏𝐷𝑠 = 2 . 5 836 3,14 . 20 = 185,86 = 13,63 mm Dle ČSN EN 22339 (02 2153) volím nejbližší vyšší vyráběný průměr kuželového kolíku d = 16 mm.

K = 1,6. Síla stěny pak bude 5 . 1,6 = 8 mm. Navrhněte tloušťku stěny trubkové spojky, je-li PD = 38 MPa, vzhledem k zatížení spojky. p = 𝐹 2 𝑆 → s = 𝐹 2 . 𝑝𝐷 . 𝑑 = 5 836 2 . 38 . 16 = 4,8 mm Kolík je namáhán na tlak ve dvou místech s – síla stěny d – průměr kolíku S = s . d Sílu stěny trubkové spojky volím min. 5 mm, s ohledem na míru bezpečného provozu pak zvětšenou o provozní součinitel, např. K = 1,6. Síla stěny pak bude 5 . 1,6 = 8 mm. Provozní součinitel K se určí z norem pro jednotlivé druhy strojů.

Neovládané spojky 2) Vyrovnávací (poddajné) a) Ozubcová - křížová Dovolují určitý osový (axiální) posuv a spojení mírně nesouosých hřídelů. Při montáži musí být dodržena osová vůle s.

b) zubová: Stejně jako v předchozím případě, dovolují určitý osový (axiální) posuv a spojení mírně nesouosých hřídelů.

c) Zubová spojka naklápěcí V náboji vnitřní ozubení, na hřídeli vnější. Umožňuje vychýlení hřídele v náboji.

d) Kloubová spojka Používá se pro spojení dvou nesouosých hřídelů. Vyrábí se jednoduchá, nebo dvojitá, podle provedení kloubu jsou kloubové spojky křížové nebo kulové. Dovoluje změnu nesouososti za provozu. Jednoduchá nezajišťuje rovnoměrnost otáčení mezi hnacím a hnaným hřídelem.

Montáž kloubového hřídele Při montáži je nutno dodržet správnou vzájemnou orientaci vidlic tak, aby obě vnitřní vidlice ležely v jedné rovině.

Odchylka úhlu musí být na obou koncích stejně velká

Hnací a hnaný hřídel mohou být při změně polohy k sobě posunovány pouze rovnoběžně – osa o1 musí být rovnoběžná s osou o2

Uložení kloubových hřídelů musí být dosazeno co nejblíže ke hřídelovým kloubům.

3) Pružné spojky Čepová spojka s pouzdry Dva kotouče s přírubami mají náboje spojené s hřídeli pomocí per. V jednom kotouči jsou uložená pouzdra z pryže, polyamidu apod.

Spojka s vinutou plochou pružinou Dovoluje menší nesouosost hřídelů, menší dilataci v axiálním směru, dobře tlumí rázy a kmity. Pružina a ozubení se maže tukem pro nižší opotřebení.

Pružná spojka s pryžovým věncem (Periflex) Jednoduchá spojka, odolná proti prachu a vlhku. Dovoluje odchylku os hřídelů o 2° až 6°, výšku přesazení až 3 mm a axiální posun hřídelů až 8 mm. Dva stejné náboje 1 a 2 jsou spojeny s hřídeli pery. Pryžová obruč 3 je sevřena mezi náboje přítlačnými prstenci 4 pomocí šroubů. Pryžová obruč má nosnou kostru z textilních vláken, nebo z ocelových drátů.

Ovládané spojky 1) Zubové spojky Umožňují spojení hnacího a hnaného hřídele v klidu nebo za chodu. 1) Zubové spojky Výsuvné zubové spojky mají jednu přírubu axiálně posuvnou a zasunutím nebo vysunutím dochází ke spojení nebo rozpojení hřídelů. Rozpojení a spojení lze u zubové spojky provádět pouze za klidu.

Tvar ozubení bývá různý, otáčí-li se pouze jedním směrem, mohou být zuby upraveny tak, jak je vidět na obrázku.

Zubová spojka pro oba smysly otáčení

Zubová spojka ve spojení s kuželovou třecí spojkou se používá v převodovkách motorových vozidel jako synchronizační spojka. Postavení kol synchronizační zubové spojky při zařazení jiného převodového stupně (zobrazené ozubené kolo není v záběru) nebo v neutrální poloze.

Při prvním odporu řadící páky se sepne kuželová třecí spojka, která vyrovná rozdílné otáčky hřídelů (ozubených kol).

Při překonání druhého odporu aretační kuličky se zasune zubová spojka Při překonání druhého odporu aretační kuličky se zasune zubová spojka. Řazení pak probíhá za klidu.

2) Třecí spojky přenášejí točivý moment pouze třením způsobeným přitlačením hnaného kotouče na hnací. Při přetížení spojka proklouzne – pojistka proti poškození. Při rozběhu umožňuje plynulý záběr. Podle polohy a směru přítlačné síly vzhledem k třecí ploše mohou být spojky čelní , válcové a kuželové.