Zvyšování kvality výuky technických oborů

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V Základní části strojů Kapitola 28 Hřídelové čepy Ing. Dušan Kabát

2 Obsah ÚVOD HŘÍDELOVÉ ČEPY DRUHY HŘÍDELOVÝCH ČEPŮ Válcové hřídelové čepy Kuželové hřídelové čepy Prstencové hřídelové čepy Kulové hřídelové čepy Patní hřídelové čepy OTÁZKY KE KAPITOLE DOPORUČENÁ LITERATURA POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE

3 Úvod Výukový materiál se zabývá druhy hřídelových čepů a jejich užitím v zařízeních. Za výkladem jsou k dané problematice zařazeny kontrolní otázky. Ucelený výukový materiál postihuje oblast základních částí strojů a strojních zařízení. Materiál je určen žákům zejména prvních ročníků strojírenských a se strojírenstvím souvisejících oborů ukončených závěrečnou zkouškou, kde je zapotřebí nabýt znalostí o stavbě strojů a jejich základních konstrukčních prvcích. Stejně tak je možné materiál využít u takovýchto oborů ukončených maturitní zkouškou. Lze ho využívat v předmětech zabývajících se základy strojírenství, jako jsou Strojnictví, Části strojů a mechanismy, Strojírenství nebo Stroje a zařízení, v oborech Mechanik opravář motorových vozidel ( H/01), Autotronik (39-41-L/01), Autoelektrikář (26-57-H/01), Karosář (23-55-H/02), Strojník (23-65-H/01), Klempíř (23-55-H/01), Provozní technika (23-43-L/51) apod. 3

4 1 Hřídelové čepy Hřídelové čepy nejsou samostatné strojní součásti a často se jejich podobné pojmenování zaměňuje s čepy spojovacími. Jsou to pouze části hřídelí, kterými jsou hřídele v kontaktu s ložisky. Jak již bylo řečeno, každá otáčející se hřídel musí být uložena nejméně ve dvou ložiskách, a proto na každé takovéto hřídeli můžeme najít nejméně dva hřídelové čepy. Zpravidla jsou vyrobeny s velkou přesností rozměrů a vysokou jakostí povrchu. Lze je takto na hřídeli rozpoznat i bez uložení v ložiskách. Často tyto části hřídelí bývají i povrchově upraveny některou z úprav pro zvýšení tvrdosti. Používá se povrchové kalení, cementování, nitridování apod. Čepy mohou být na jedné hřídeli vzájemně odlišné. Tvar hřídelového čepu je závislí zejména na jeho zatížení, které na něj v zařízení působí. 1.1 Druhy hřídelových čepů Podle možného přenášeného zatížení a tvaru se pak rozlišuje několik základních možností provedení Válcové hřídelové čepy Jsou to nejběžnější provedení hřídelových čepů. Mají klasický válcový tvar, který umožňuje zachytit pouze radiální zatížení (kolmá na podélnou osu). Veškeré axiální síly (rovnoběžné s osou) musí být zachyceny jinak (např. axiální ložisko na jiné části hřídele). Ukládají se do radiálních ložisek, ať už kluzných nebo valivých. Mohou se objevit nejen na koncích hřídele, ale i ve střední části (třetí a další ložisko). Nejčastěji je nacházíme jako části hřídelí, na kterých jsou uložena pojezdová kola. Obrázek 1: Válcový hřídelový čep Kuželové hřídelové čepy Mají tvar komolého kužele. Jsou schopny přenášet zatížení v radiálním i axiálním směru. U axiálního směru ale pouze ve smyslu směrem do hřídele. Pokud působí axiální zatížení v obou smyslech, je možné použít na hřídeli dva kuželové čepy otočené proti sobě. Jelikož valivá ložiska nemají vnitřní kroužky, do kterých se hřídelové čepy do ložisek nasazují, kuželový tvar, je možné tyto čepy ukládat pouze do ložisek kluzných. Z konstrukčních důvodů, vycházejících z předešlého, musí být tyto čepy vždy jen na koncích hřídelí. 4

5 Obrázek 2: Kuželový hřídelový čep Prstencové hřídelové čepy Prstencové čepy nejsou příliš využívány. Jsou sice schopny přenášet zatížení v obou směrech (radiálním i axiálním). V radiálním směru ale nedovolují přenášet větší zatížení. Jsou také výrobně náročné a mohou se z důvodu jejich konstrukce otáčet pouze v kluzných ložiskách. Další nevýhodou jsou relativně menší opěrné plochy, což může mít vliv na životnost čepu, či možnou velikost přenášeného zatížení. Obrázek 3: Prstencový hřídelový čep Kulové hřídelové čepy Mají kulový tvar, který na jedné straně přechází ve válcový. Jako jediné mohou přenášet zatížení v libovolném směru. Omezení zatížení se doporučuje pouze v podélné ose směrem od hřídele, kde má čep menší opěrnou plochu. Jsou výrobně nejnáročnější. Lze je také ukládat z důvodu jejich tvaru pouze do náročnějších uložení. Používají se u zařízení, kde působí zatížení, které v čase mění svůj směr. Typickým příkladem je použití v nápravách vozidel, kde na kola a nápravy působí měnící se směr zatížení (např. průjezd zatáčkou, zrychlení, nerovnosti vozovky apod.) Obrázek 4: Kulový hřídelový čep 5

6 1.1.5 Patní hřídelové čepy Zachycuje zatížení ve svislém směru a to zejména tíhu konstrukce nebo břemene. Může se ukládat do kluzných ložisek vyrobených či uzpůsobených pro konkrétní čep. Pro lepší třecí podmínky a snížení tření se čela čepů upravují buď vybráním středové části, nebo opatřením kluzných ploch speciálními kluznými materiály. Obrázek 5: Patní hřídelový čep 1.2 Otázky ke kapitole 1. Co je to hřídelový čep? 2. Jaké mají hřídelové čepy vlastnosti? 3. Jak působí radiální a jak axiální zatížení? 4. Jaké zatížení mohou přenášet válcové čepy doplňte obrázkem? 5. Jaké zatížení mohou přenášet kuželové čepy doplňte obrázkem? 6. Jaké zatížení mohou přenášet prstencové čepy doplňte obrázkem? 7. Jaká omezení mají prstencové čepy? 8. Popište výhody kulových čepů doplňte obrázkem. 9. Co jsou to čepy patní doplňte obrázkem? 10. Jak a proč se čepy patní upravují - doplňte obrázkem?. 6

7 2 Doporučená literatura 1. Leinveber, J., Řasa. J., Vávra. P. Strojnické tabulky. Praha: Scientia spol. s r. o., ISBN Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, ISBN

8 3 Použitá literatura a zdroje 1. Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, ISBN Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, Rybářová, V Strojní součásti a spoje. Dostupné z 8