Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Transkript

1 Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje Modul 03 - TP ing. Jan Šritr Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 2 ing. Jan Šritr 1

2 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 3 Silové (třecí) spoje Silové spoje hřídele s nábojem umožňují přenášet kromě kroutícího momentu také axiální síly. Vnější zatížení je u těchto spojů přenášeno třením mezi hřídelí a nábojem, vznikajícím ve spoji při jeho montáži. U svěrných spojů a spojů s upínacími kroužky je tření ve spoji vyvoláno vnějšími normálnými silami, vyvozenými šrouby, zděřemi, kuželovou plochou nebo kuželovými kroužky. U tlakových (nalisovaných) spojů je tření vyvoláno vnitřními normálnými silami, vznikajícími v důsledku elastických deformací spojovaných částí. Při montáži vzniká ve styku spojovaných částí tlak, který nesmí překročit dovolenou hodnotu. Výhodou oproti tvarovým spojům je zde hladký nezeslabený průřez hřídele a možnost velmi jemného nastavení vzájemné polohy (pootočení) spojovaných částí. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 4 ing. Jan Šritr 2

3 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 5 Svěrné spoje se šroubem Konstrukčně možno tyto spoje provést buď s děleným (a) nebo rozříznutým (b) nábojem Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 6 ing. Jan Šritr 3

4 Další svěrné spoje a) Stavěcím šroubem b) Vzepřením c) Klínem d) Plošný spoj šroubem e) Výstředníkem f) Hřídelovou spojkou f) Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 7 Svěrné spoje s kuželem Styčnou třecí plochou je kužel a ke tření potřebný tlak je vyvolán osovou silou F a ve šroubu. Pro přenos větších kroutících momentů je možno použít ve spoji ještě kotoučové pero. Kuželové konce hřídelů jsou normalizovány. Svěrné spoje s pružnými kroužky Pružné kroužky jsou rozpínací součásti pro silové spojení hřídelů s náboji v libovolném místě na hladkém hřídeli Používá se jednoho až čtyř párů kroužků s vnějším a vnitřním kuželem. Stažením spoje v axiálním směru upínacími šrouby se jednotlivé páry rozepřou jak proti hřídeli, tak proti náboji a zajistí tím silový spoj. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 8 ing. Jan Šritr 4

5 Tlakové spoje Používají se pro snadnou a levnou výrobu a široké použití pro různá namáhání. Předpokladem spolehlivé funkce je dobrý výpočet potřebného přesahu a přesná výroba dílů Po vychladnutí vzniká tlakový spoj Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 9 Spoje s tvarovým stykem Tvarové spoje hřídele s nábojem jsou určeny pouze pro přenos kroutícího momentu. Přenos vnějšího zatížení je u těchto spojů zajištěn do sebe zabírajícími profily hřídele s nábojem (drážkované hřídele, polygonové spoje), nebo vloženým elementem (kolíky, pera, klíny). Tvarové spoje jsou namáhány na otlačení, smyk a případně i ohyb. Pro dimenzování spoje je obvykle směrodatná a dostačující pouze kontrola na otlačení. Na rozdíl od třecích spojů, nevzniká zde žádné přídavné napětí v náboji v důsledku předpětí spoje. Nevýhodou je však značný vrubový účinek děr a drážek na hřídel. Proto je nutné tyto hřídele vždy kontrolovat na tvarovou pevnost. A) podélný kolík B) příčný kolík C) těsné pero D) klasické drážkování E) jemné drážkování F) polygonální průřez Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 10 ing. Jan Šritr 5

6 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 11 Upevnění řemenice na hřídeli těsným perem Spojení posuvného kola s hřídelem výměnným perem Spojení pastorku s hřídelem kotoučovým perem Zakótování drážek pro pero Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 12 ing. Jan Šritr 6

7 Drážkové spoje Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 13 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 14 ing. Jan Šritr 7

8 SPOJE S MATERIÁLOVÝM STYKEM Svarové spoje Pájené spoje Lepené spoje Svařování je technologický proces spojování kovů podmíněného vznikem meziatomových vazeb, a to za působení tepla nebo tepla a tlaku s případným použitím přídavného materiálu. Ve výrobě ocelových konstrukcí se uplatňují následující druhy svařování: Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 15 Ze spojů s materiálovým stykem má svařování ve strojírenském průmyslu největší význam. Svařování je spojování kovových (nejčastěji ocelových) součástí, ale i součástí z plastů, v nerozebíratelný celek působením tepla nebo i tlaku a většinou s použitím přídavného materiálu stejného nebo podobného složení a mechanických vlastností jako má spojovaný materiál. Při svařování se spojuje základní a přídavný materiál v tekutém nebo těstovitém stavu; pro přenos jsou tedy rozhodující kohezní síly základního a přídavného materiálu. Výchozím polotovarem pro svařované součásti je především válcovaný materiál, tj. plechy, desky, profily, méně často odlitky. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 16 ing. Jan Šritr 8

9 Svarové spoje výhody menší hmotnost výrobků oproti odlitkům a výkovkům menší výrobní náklady, nemusí se vyrábět model, zápustka, možno automatizovat (svářecí automaty) možnost vytvoření těsných spojů možnost oprav nepovedených svarů snadná diagnostika kvality svarů nevýhody použitelnost jen pro svařitelné materiály nutnost úpravy stykových ploch před svařením hrubý a nepoddajný spoj vznikají napětí a deformace nutnost vysoké kvalifikace svářeče Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 17 Svarové spoje Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 18 ing. Jan Šritr 9

10 Typ svaru a poloha svařovaných součástí Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 19 Základní tvary svarů a jejich značení Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 20 ing. Jan Šritr 10

11 Kontrolní výpočty svarových spojů Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 21 Kontrolní výpočty svarových spojů F Ds 20,7t l F 20,7t l Ds Ds 0, 65 Dz 0, 75 Ds Dz F 20,7t l 2 2 Ds 6Fe 20,7t l 2 Ds 0, 65 Dz M FR 4 D d 2 16 D 2,5 D F R 4 D d k 4 4 Wk Ds Ds 0, 65 Dz Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 22 ing. Jan Šritr 11

12 PŘÍKLAD Zkontrolujte svarový spoj páky s hřídelem průměru 60 mm. Jedná se o svar t = 5mm, součásti jsou z materiálu Míjivá síla na páce je F = 7,2 kn τ II = 55 MPa Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 23 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 24 ing. Jan Šritr 12

13 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 25 Výhody lepení kontinuální a rovnoměrné přenášení napětí ve spoji zesílení konstrukce v místě spoje, kde nýtování a svařování způsobuje oslabení možnost spojovat rozdílné materiály a materiály, které vzhledem k jejich vlastnostem nelze nýtovat nebo svařovat výsledná hmotnost konstrukce je nižší než konstrukce nýtovaná nebo svařovaná lepený spoj tlumí vibrace, snižuje tím rezonanci a hluk lepený spoj je těsný operace lepení nevystavuje spojované materiály takovým tepelným rozdílům jako svařování lepený spoj nezpůsobuje rekrystalizaci materiálů ani nevytváří podmínky pro korozi (praskliny) lepený spoj má lepší vzhled a dává relativně rovnější povrch je použitelný pro různě veliké rozměry (drobné výrobky i velké plochy) proces lepení je poměrně jednoduchý možnost použít lepení v terénu za relativně nízkých teplot Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 26 ing. Jan Šritr 13

14 Nevýhody lepení lepený spoj bývá citlivý na nárazy, vysoké teploty a na některé chemikálie většina lepených spojů je citlivá na namáhání v odlupování a kroucení lepený spoj vyžaduje náročnou povrchovou úpravu lepený spoj vyžaduje přesnou práci, hlavně při použití vícesložkových lepidel a lepidel, které mají složitý způsob vytvrzování některé technologické postupy lepení jsou časově omezeny výsledné pevnosti spoje se dosáhne až po určité době lepení v průmyslovém měřítku je náročné na vybavení (přípravky) a bývá obtížné v případě potřeby oddělit lepené díly nedestruktivní metodou. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 27 Typy lepených spojů a) Jednoduchý přeplátovaný spoj b) Zúžený přeplátovaný spoj c) Zkosený spoj d) Tupý čelní spoj e) Spoj podložený pásem f) Spoj dvojitě přeplátovaný pásem g) Zúžené pásy h) Dvojitě přeložený spoj i) Stupňovitě přeložený spoj Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 28 ing. Jan Šritr 14

15 Příklady lepených spojů Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 29 Příklady lepených spojů Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 30 ing. Jan Šritr 15

16 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 31 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 32 ing. Jan Šritr 16

17 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 33 Druhy pájených spojů a jejich výpočet Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 34 ing. Jan Šritr 17

18 Příklady pájených spojů Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 35 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 36 ing. Jan Šritr 18

19 Spoj zhotovený nýtováním je nerozebíratelný. Vzniká deformací konce jedné ze spojovaných součástí vložené do díry v druhé součásti -přímé nýtování(a), nebo deformací konců nýtů vložených do průchozích děr ve spojovaných součástech -nepřímé nýtování (b) Nýtové spoje se dnes používají jen ve zvláštních případech. Většinou byly nahrazeny svarovými a lepenými spoji, které vyžadují méně přípravných prací a podstatně snižují hmotnost konstrukcí. Svařované konstrukce z profilových ocelí jsou proti nýtovaným asi o 15 až 20 % lehčí. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 37 Výhody nýtových spojů 1. Spolehlivost nýtových spojů je ověřena mnohaletou praxí a je snadno kontrolovatelná, 2. nýtové spoje podobně jako šroubové spoje jsou pružnější než svařované, 3. při nýtování nedochází k deformacím spojovaných materiálů místním nahromaděním tepla jako u svařování, 4. nýtováním nedochází ke zvlnění okrajů tenkých plechů jako při svařování. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 38 ing. Jan Šritr 19

20 Nevýhody nýtových spojů 1. Rozebírání nýtového spoje je možné jen porušením nýtů nebo spojovaných součástí, 2. nýtované spoje nezaručují přesnou vzájemnou polohu spojovaných součástí, 3. ve spojovaných materiálech třeba udělat pro nýty otvory; prostřihované díry mohou být zdrojem trhlin, vrtané díry jsou přesnější, hladší, ale dražší, 4. spojované materiály jsou nýtovými dírami zeslabeny, 5. nepropustnost nýtového spoje se musí často zvyšovat těsnící vložkou; kotlové spoje je nutno těsnit přitužováním (temováním) 6. je-li materiál nýtů a spojovaných součástí různý, mohou se nýty při zahřátí spoje uvolnit; ve styku s horkými kapalinami mohou různé materiály vyvolat galvanické proudy, způsobující korozi. Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 39 Nýtovat můžeme ručně nebo strojně, za tepla nebo za studena (nýty do průměru 10 mm). Při ručním nýtování větších a delších nýtů se nestačí materiál nýtů dokonale propracovat, a proto se tohoto způsobu nýtování používá pouze do průměru nýtů 26 mm. Ke strojnímu nýtování se používají nýtovací stroje, zpravidla poháněné vzduchem. Dělení nepřímého nýtování podle nebezpečných průřezů a) jednostřižné b) dvojstřižné Dělení nepřímého nýtování podle počtu nýtových řad a) 1 řada nýtů b) 2 řady rovnoběžné c) 2řady různoběžné d) několikařadé Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 40 ing. Jan Šritr 20

21 Různé typy přímého nýtování Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 41 a) Nýtování přesažné b) Nýtování s jednou stykovou deskou c) Nýtování se dvěma stykovými deskami Nýt pro dřevěné konstrukce Nýt s půlkulatou hlavou Zápustný nýt Nýt s velkou hlavou pro popruhy a řemeny Zápustný nýt s čočkovou hlavou Nýt s plochou hlavou Kotlový nýt Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 42 ing. Jan Šritr 21

22 Navrtaný nýt Výbušný nýt Trubkové nýty Dvoudílný nýt otevřený (sedlářský) Nýt s trnem (trhací nýt) Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 43 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 44 ing. Jan Šritr 22

23 Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 45 Ukázky trhacích nýtů Spoje a spojovací součásti ing. Jan Šritr 46 ing. Jan Šritr 23