Části a mechanizmy stojů II

Transkript

1 Části a mechanizmy stojů II Název studijního programu doc. Ing. Soňa Rusnáková, PhD., ING-PAED IGIP Ing. Daniel Kučerka, PhD., ING-PAED IGIP 2014 České Budějovice 1

2 Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálnímfondem a státním rozpočtem České republiky. 1. vydání ISBN Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, 2013 Vydala: Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 10, České Budějovice Za obsahovou a jazykovou správnost odpovídají autoři a garanti příslušných předmětů. 2

3 Obsah Kapitola 1 - Úvod do problematiky převodových mechanismů ve strojírenství podmínky funkčnosti (kinematika), principy technického řešení (tvarový/silový styk; přímé/ opásané převody; převody rotačního pohybu/transformační mechanismy); obecný základ pevnostního návrhu a kontroly podle podstaty konstrukce Převodové mechanismy Rozdelenie Prevodové mechanizmy so stálym prevodom Prevodové mechanizmy s premenlivým prevodom Účel a druhy převodů Převodové číslo Silové poměry v převodech Porovnání převodů z hlediska rozměrů, hmotnosti a pořizovacích nákladů Kapitola 2 - Řemenové a třecí převody Řemenové převody Popis a použití Výhody a nevýhody řemenového převodu Konstrukční části řemenového převodu Ploché řemeny Ozubené řemeny Klínové řemeny Konstrukční uspořádaní řemenových převodů Bezpečnost a údržba řemenových převodů Výpočet řemenových převodů Výpočet délky řemene Třecí převody Popis a použití Výhody a nevýhody třecího převodu

4 2.1.3 Součásti třecího převodu Konstrukce a materiál třecího převodu Výpočet třecích převodů Kapitola 3 - Lanové převody Popis a použití lanového převodu Výhody a nevýhody lanového převodu Konstrukční uspořádání lanového převodu Lana Lanové bubny a kladky Výpočet ocelových lan Výpočet ocelových lan pro jeřáby Kapitola 4 - Řetězové převody Popis a použití řetězového převodu Výhody a nevýhody řetězových převodů Konstrukční uspořádání řetězového převodu Druhy řetězových převodů Konstrukce řetězových převodů Konstrukční části řetězového převodu Řetěz Řetězové kolo Montáž a údržba řetězových převodů Výpočet řetězového převodu Určení jmenovitého výkonu Kontrola pevnosti řetězu Kontrola řetězu na otlačení Výpočet délky řetězu Kapitola 5 - Převody s ozubenými koly Popis a použití převodu s ozubenými koly

5 5.2 Výhody a nevýhody převodů s ozubenými koly Teorie ozubeného převodu Teorie ozubení Podřezání paty zubů Korekce ozubení Rozdělení převodů s ozubenými koly Materiál ozubených kol Kapitola 6 - Převody čelními ozubenými koly s přímým a šikmým ozubením Čelní ozubená soukolí se přímým ozubením Rozměry ozubení Výpočet čelního soukolí s přímými zuby Rozměrový návrh Pevnostní výpočet Čelní ozubená soukolí se šikmým ozubením Charakteristika ozubených soukolí se šikmým ozubením Rozměry ozubených kol se šikmými zuby Kapitola 7 - Převody s ozubenými koly kuželovými a šroubovými, planetový převod Převod pomocí kuželového kola Charakteristika kuželového převodu Rozdělení kuželových soukolí Použití kuželového ozubení Převod pomocí šroubového kola Charakteristika Rozdělení šroubových soukolí Planetový převod Charakteristika Kapitola 8 - Mechanické převodovky s konstantním převodovým poměrem Převodovka

6 8.2 Konstrukce převodovky Členění převodovek Podle kinetiky Podle funkce Podle přenosu energie Podle provedení Druhy převodovek Čelní převodovka Kuželočelní převodovka Šneková převodovka Popis a princip Výhody a nevýhody šnekové převodovky Planetová převodovka Popis a princip Výhody a nevýhody planetové převodovky Kapitola 9 - Mechanické převodovky s proměnným převodovým poměrem Typy řazení a druhy automatických převodovek Současný stav konstrukce převodovek Osobní automobily Manuální prevodovky Poloautomatické převodovky Automatické převodovky Nákladní vozidla Sekvenční převodovky Variátorové převodovky Koncepce pohonu Standardní (klasická) převodovka Zadní pohon Přední pohon Pohon všech kol

7 9.3.5 Transaxle Princip vícestupňové převodovky Převodovka pro nákladní automobily Předřazená převodovka Kapitola 10 - Šroubové mechanizmy Charakteristika a využití Rozdělení šroubových mechanismů Pevnostní výpočet šroubových mechanizmů Kapitola 11 - Kloubové mechanismy Charakteristika a využití Rozdělení kloubových mechanizmů Klikovahadlový Dvouklikový Dvouvahadlový Paralelogramový Antiparalelogramový Výpočty kloubových mechanizmů Grashofova podmínka Analytická analýza dráhy Výpočet vektorů polohy Silové poměry Kapitola Úvod do problematiky tekutinových mechanismů hydrostatické, pneumatické a hydrodynamické Charakteristika tekutinových mechanizmů Hydraulické mechanismy Charakteristika Fyzikální podstata hydraulických obvodů Prvky hydraulických mechanizmů

8 Hydrostatické mechanizmy Hydrodynamické mechanizmy Hydrodynamická spojka Hydrodynamický měnič Pneumatické mechanismy Charakteristika Prvky pneumatických mechanismů Použitá literatura

9 Kapitola 1 - Úvod do problematiky převodových mechanismů ve strojírenství podmínky funkčnosti (kinematika), principy technického řešení (tvarový /silový styk; přímé/ opásané převody; převody rotačního pohybu/transformační mechanismy); obecný základ pevnostního návrhu a kontroly podle podstaty konstrukce KLÍČOVÉ POJMY Silové převody, kontaktní převody, opásané převody CÍLE KAPITOLY Po prostudování kapitoly student bude ovládat rozdělení mechanických převodů rotačního pohybu. Jsou vysvětlena základní kriteria způsobu rozdělení. Dále jsou uvedeny vzorce pro základní výpočty uvedených převodů. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 4 hodiny VÝKLAD 9

10 1.1 Převodové mechanismy Převodový mechanizmus, skrátene aj prevod je zariadenie určené na premenu (prevod) pohybov a v súvislosti s tým aj premenu síl a momentov. Prevodový mechanizmus sa skladá najmenej z troch členov, pričom jeden člen je skriňa, rám alebo stojan. Tento člen zachytáva reakčné sily, alebo momenty, ktoré pri premene pohybov vznikajú. Člen, ktorý poháňa prevodový mechanizmus sa nazýva hnací, alebo vstupný. Počet hnacích členov je rovný počtu stupňov voľnosti mechanizmu. Všetky ostatné pohyblivé členy mechanizmu sú hnané. Hnaný člen, ktorý vykonáva výsledný žiadaný pohyb sa nazýva výstupný člen. Převody otáčivého pohybu jsou využívány již od dávných dob. Namátkou je možno uvést různé zvedací mechanismy používané při zvedání padacích mostů či na stavbách. Dále převody u větrných mlýnů, napínací mechanismy katapultů či samostřílů. V dnešní době se jen stěží najde zařízení s otáčivým pohybem, kde by nebyl použit některý z uvedených typů převodu. Je ale nutno podotknout, že v některých případech dochází k přechodu na jiné typy mechanismů jako například použití hydromotorů případně kombinace elektrických a hydraulických mechanismů jako jsou různé posilovače atd. 1.2 Rozdelenie Funkčná závislosť pohybu výstupného člena na pohybe vstupného člena sa nazýva prevod. Podľa jej priebehu sa rozdeľujú prevodové mechanizmy do dvoch základných skupín Prevodové mechanizmy so stálym prevodom Tieto mechanizmy sa označujú aj ako mechanizmy s rovnomerne odprevodovaným prevodom alebo s konštantným prevodom. Ich prevod je lineárna funkcia. Sem patria napríklad prevodové mechanizmy s ozubenými kolesami, hydrostatické a hydrodynamické prevody Prevodové mechanizmy s premenlivým prevodom Tieto mechanizmy sa označujú aj ako mechanizmy s nerovnomerne odprevodovaným prevodom alebo s nekonštantným prevodom. Ich prevod nie je lineárny. Ide napríklad 10

11 o prevody s neokrúhlym kotúčom, kľukové mechanizmy, kulisové mechanizmy, výstredníkové mechanizmy a prevody s prerušovaným pohybom. Mechanizmy jsou součástí každého stroje. Jejich úkolem je převést jeden druh pohybu na druhý, změnit rychlost pohybu, smysl, polohu, aj. Pohyb bodu v rovině: - přímočarý - po kružnici (pohyb po křivce je složen z pohybů po kruhových obloucích) - obecný je složen z pohybu po jednotlivých kruhových obloucích Obr. 1 Pohyb bodu pro přímočarý (vlevo) a po kružnici (vpravo) Pohyb tělesa v rovině: - přímočarý - nepřetržitý - lineární = plynulý - vratný - nelineární = zrychlující x zpomalující se - otáčivý rotační (vše otáčí kolem jednoho středu) - nepřetržitý - kývavý = vratný - kruhový, spirálový paralelní (vše po kružnicích o stejném poloměru) - obecný = je složen otáčivého podle okamžitého měnícího se středu otáčení 11

12 Obr. 2 Pohyb tělesa v rovine Obr. 3 Kruhový (spirálový nebo cykloidní) pohyb je speciálním případem posuvného pohybu 12

13 Mechanické převody: Převody přenáší kroutící moment z jedné hřídele na druhý při event. mění úhlové rychlosti nebo smysl otáčení. Patří mezi tříčlenné mechanizmy. Každý převod obsahuje vstupní a výstupní hřídel a pevný rám zajišťující jejich vzájemnou polohu. Typy: - třecí - řemenové - řetězové - ozubené Podle vzájemné polohy obou hřídelí: - rovnoběžné - různoběžné - mimoběžné Převodový poměr: index 1 = hnací hřídel, 2 = hnaný hřídel Pokud je hodnota i menší jak 1 mluvíme o převodu do pomala, pokud je větší jak 1 do rychla. Tab.1 Převodové mechanizmy 13

14 Jednotlivé součásti mechanických převodů se vzájemně skládají v účelné funkční celky (např. spojky, převodovky apod.). Pro přenosu točivého pohybu z hřídele hnacího na hnaný se používají mechanické převody. 1.3 Účel a druhy převodů Točivý pohyb se přenáší tak, že se mohou měnit otáčky, a tím i kroutící momenty, přenášený výkon zůstává teoreticky stejný. Obr.4 Schéma základních způsobů přenosu kroutícího momentu. Pokud neuvažujeme ztráty, bude se přenášený výkon neměnit, platí tedy P1 = P2 = P Dle předešlého obrázku můžeme pro schéma a) psát kde, 14

15 , kde 1/ jsou vstupní otáčky, 1/ jsou výstupní otáčky, jsou úhlové rychlosti. Určí se ze vzorce 2.. b) dle předešlého obrázku můžeme pro schéma b) vyplývá kde,, Vhledem k tomu, že dále se výkon dělí do dvou větví bude platit, že součet výkonů v obou větví, se bude rovnat výkonu P. Platí tedy Kde - výkon v pravé větvi - výkon v levé větvi Pro kroutící momenty bude platit kde ωl a ωp se v případě, že se jedná o rozvodovku automobilu nastaví dle okamžitých jízdních podmínek. V případě, že obě hnaná kola kladou stejný odpor, tak bude platit ωl = ωp a kroutící moment se dělí rovnoměrně. Pokud ale tato situace se změní, tak se kroutící moment změní. U mechanických převodů točivého pohybu se pro přenos krouticího momentu z hřídele na hřídel používá kol, která jsou vzájemně spojena buď nepřímo opásáním, nebo přímo kontaktním stykem. Spojení v obou případech může být silové nebo tvarové. Převody s tvarovým stykem mají stálé převodové číslo, nedochází ke kolísání otáček hnaného hřídele. 15

16 U opásaných silových převodů, dochází k tzv. skluzu, kdy při náhlém zvýšení kroutícího momentu, dojde k sklouznutí řemene po hnané řemenici. Tento jev však také může být výhodou, neb působí ve funkci pojistné spojky. Následující vyobrazení nám dává přehled o používaných mechanických převodech. Kontaktní převody Třecí převody Opásané převody Řemenové a lanové převody Obr. 5 Převody se silovým stykem Ozubené převody Řetězové převody Kontaktní převody Opásané převody Obr. 6 Převody s tvarovým stykem Z obrázku je zřejmé, že jsou v podstatě dvě základní skupiny. Jsou to převody se silovým stykem a převody s tvarovým stykem. Tyto převody se dále dělí zdali jsou dva základní elementy v přímém kontaktu na převody kontaktní, nebo zda pro přenos mezi nimi je použit další prvek tedy převody opásané. 16

17 Je zřejmé, že u převodu silovým stykem, se obvodová síla přenáší pomocí tření, což vyžaduje velkou přítlačnou sílu mezi prvky, zatím co u převodů s tvarovým stykem se obvodová síla přenáší přímým působením prvků navzájem na sebe. Tak zvaná napínací síla (u řetězových převodů, či při použití ozubeného řemene), slouží jen k tomu, aby u opásaných převodů byl řetěz či ozubený řemen napnut tak, aby plnil bezchybně svoji funkci. 1.4 Převodové číslo Převodové číslo je definováno jako poměr otáček (lichý index pro hnací hřídele, sudý index pro hnané hřídele, Kde f1 (1/s) jsou vstupní otáčky, f2 (1/s) jsou výstupní otáčky - otáčky jsou za sekundový časový úsek, n1 (1/min) jsou vstupní otáčky, n2 (1/min) jsou výstupní otáčky - otáčky jsou za minutový časový úsek, ω1 a ω2 jsou úhlové rychlosti, příslušných otáček. Je zřejmé, že platí vztah f = n/60, který slouží pro přepočet mezi počtem otáček za minutu a za sekundu. ω1 a ω2 jsou úhlové rychlosti, příslušných otáček. Určí se ze vzorce ω = 2. π. f Pro ozubené či řetězové převody, je možno převodové číslo též vyjádřit pomocí počtu zubů(z1 či z2) hnacího či hnaného kola. Vzhledem k tomu, že obvodové rychlosti spolu zabírajících hřídelí jsou stejné platí také, kde f1 - otáčky hnacího hřídele (1/s) f2 - otáčky hnaného hřídele (1/s) D1 - průměr hnacího kola (mm, m) 17

18 D2 - průměr hnaného kola (mm, m) z1 počet zubů hnacího kola (-) z2 - počet zubů hnaného kola (-) U převodu, které přenášejí obvodovou sílu třením (převod řemenový, lanový a třecí), je skutečná obvodová rychlost hnaného kola v 2 < v 1 následkem skluzu. Otáčky hnaného hřídele pak jsou: 1 Ψ., kde součinitel Ψ bývá (1 až 5) % podle druhu převodu. i1,2 = D2 / D1 je konstrukční převodové číslo., Vzhledem k tomu, že je někdy nutno realizovat převod s velkým převodovým číslem, které by běžně nešlo použít, lze použít vícenásobný převod. Z obrázku si lze udělat představu o technickém řešení tohoto převodu. Nahoře je provedení bez mezičlenu, dole je provedení s mezičlenem (řemen či řetěz). 18

19 Obr. 7 Složený opásaný převod Pro složený převod se potom převodové číslo vypočítá dle následujících vztahů:,.. platí tedy 1,. Pokud by tedy byl převod složen z 10 kol tak by platilo:, Silové poměry v převodech Nemá-li dojít k poruše převodu, musí být obvodová síla a obvodová rychlost na obou kotoučích (hnacím i hnaném) stejná. U převodů se silovým stykem se měří na obvodu 19

20 kotoučů (u klínových řemenic na výpočtovém průměru), u převodů s tvarovým stykem na roztečné kružnici. Obr. 8 Jednoduchý opásaný a kontaktní převod Ztráty převodů se ve výpočtech vyjadřují obvykle účinností, která se obecně skládá ze: ztráty třením v ložiskách hnacího hřídele účinnost ηl1 ztráty třením v ložiskách hnaného hřídele účinnost η L2 ztráty ve vlastním převodu ηp Účinnost jednoduchého převodu: η1,2 = η L1. η P. η L2 Účinnost složeného převodu: η1,n = η1,2. η 3,4..η (n-1),n Ztráty ve vlastním převodu jsou u silového přenosu způsobeny skluzem, u tvarového přenosu třením mezi tvarovými elementy. Přenášený výkon se teoreticky nemění. Ve skutečnosti se zmenší o ztráty převodu. Na ztráty se spotřebuje část přenášené mechanické energie, takže P2 = P1.η1,2 Má-li být na hnaném hřídeli krouticí moment MK2, musí být na hnacím hřídeli krouticí moment,., 20

21 1.6 Porovnání převodů z hlediska rozměrů, hmotnosti a pořizovacích nákladů Pro představu o jednotlivých druzích převodů z hlediska jejich charakteristických rozměrů, hmotností a pořizovací ceny jsou uvedeny následující tabulky. Je třeba údaje chápat jako orientační a relativní, neboť vývoj v oblasti převodů se nezastavil. Tab. 2 Porovnání provozních parametrů pro různé druhy převodů Tabulka 1.2 porovnává dosažitelné provozní parametry pro jednotlivé druhy převodů. Údaje v tabulce je nutno brát jako relativní hodnoty. V dnešní době se dosažitelné parametry mohou velmi rychle měnit. Použití umělých hmot, kompozitních materiálů a dalších technických novinek může způsobit posuv jednotlivých provozních parametrů. Následující tabulka poskytuje srovnání stacionárního převodu pro přenos výkonu P=75 kw, otáčky f = 17 (1/s), a převodové číslo i1,2 = 4. Údaj je nutno brát jako orientační pro předběžné porovnání vhodnosti použití jednotlivých druhů převodů pro konkrétní případ. Kde A- osová vzdálenost mezi hřídelemi (mm) vobvod- obvodová rychlost (m/s) cena je vztažena relativně v (%) vůči převodu s čelním soukolím 21

22 Tab. 3 Srovnání parametrů jednotlivých převodů STUDIJNÍ MATERIÁLY BOLEK, A. a kol., Části strojů - Díl II; Převody a převodová ústrojí. Praha: Nakladatelství Československé Akademie věd. BOLEK, A. a J. JANATKA, Části strojů I, II, III, IV. Praha: Nakladatelství Československé Akademie věd. ČERNOCH, S., Strojně technická příručka. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. DUBBEL, I., Inženýrská příručka pro stavbu strojů. Praha, SNTL. JETMAR, L., Ozubená kola čelní. Praha: SNTL. KŘÍŽ, R. a kol., Stavba a provoz strojů I: Části strojů.. SNTL - Nakladatelství technické literatury. Praha: SNTL. L13-C2-V-43f/ KŘÍŽ, R. a kol., Stavba a provoz strojů II,, Převody. Praha: SNTL, L13-C2-V- 33f/ LEINVEBER, J., ŘASA, J. a P. VÁVRA, Strojnické tabulky.. Druhé, zcela přepracované pracované vydání. Praha: Scientia. ISBN NĚMEC, A., Části strojů II- Převody.. Praha, SNTL. 22

23 PĚKNÝ, A., Části strojů.. Praha, SZN. VÁVRA, R. a P. KŘÍŽ, Strojírenská příručka 1 až 7. Scintia. ROUŠAL, V. a kol., Válečkové řetězy a řetězová kola.. Brno: SNTL. OTÁZKY A ÚKOLY 1. Jak je definováno převodové číslo? 2. Co je konstrukční číslo? 3. Jaká je celková účinnost složeného převodu? K KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Převodové číslo je definováno jako poměr otáček. 2. Konstrukční číslo je stejně velké jako převodové číslo. 3. Celková účinnost složeného převodu je daná součtem jednotlivých účinností ηc = η1 + η2 + η3 + + ηnn 23

24 Kapitola 2 - Řemenové a třecí převody KLÍČOVÉ POJMY řemenový převod, třecí převod, řemen, řemenice, kladka CÍLE KAPITOLY Po prostudování této kapitoly student pochopí význam řemenového a třecího převodu. 7 hodin ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY VÝKLAD 2.1 Řemenové převody Popis a použití Řemenové převody patří mezi nejrozšířenější převody u drobné mechanizace, různých domácích spotřebičů, kde se používají při pohonu chladniček, praček, šicích strojů atd. Vzhledem k charakteristice přenosu (možnost prokluzu řemene) může řemenový převod sloužit jako jednoduché pojistné zařízení proti přetížení poháněného zařízení. Krouticí moment u řemenových převodů se přenáší pásem z hnacího hřídele na hnaný, který je opásán kolem řemenových (řemenic), naklínovaných na hřídelích. Při otáčení hnacího hřídele vzniká na ploše styku věnce hnacího kotouče a pásu tření (silový styk) a pohyb se pásem přenáší na hnaný kotouč. 24

25 Obr.9 Řemenový převod Výhody a nevýhody řemenového převodu Výhody: jednoduchá a levná výroba, snadná údržba, možnost současně pohánět několik hřídelí, tichý chod, zachycují a tlumí rázy pružností pásu, chrání pracovní stroje před přetížením. Nevýhody: větší tlaky na ložiska v důsledku potřebného předpětí pásu, nutný skluz pásu, tažné elementy z některých materiálů musí mít zařízení pro dodatečné napínání, protože se trvale prodlužují; špatná odolnost vůči vysokým teplotám, vlhkosti, prachu, nečistotám a oleji. neumožňuje přenos krouticího momentu na větší vzdálenosti Konstrukční části řemenového převodu Ploché řemeny Nejjednodušší variantou řemenu je plochý řemen, v minulosti se pro jeho výrobu nejčastěji používala kůže. Ohebné kožené řemeny jsou univerzálně použitelné, i pro vysoké namáhání a rychlosti, pro kratší pohony, pro pohony s napínacími nebo vodícími 25

26 kladkami i pro pohony polozkřížené nebo zkřížené. Standardní kožený řemen se používá pro menší rychlosti a menší síly, zvláště pro pohony se stupňovými nebo přesuvnými řemenicemi, dále v hrubém nebo prašném provozu a venku. Pryžové a balatové řemeny s bavlněnými vložkami nebo z lanového kordu jsou vhodné i pro silnější rázy a balatové kordové řemeny se hodí pro nejvyšší namáhání. Textilní řemeny z polyamidu a polyesteru mají vysokou pevnost a jsou vhodné pro vyšší rychlosti. Lepené řemeny z několika materiálů spojují výhody textilních umělých vláken (tažná vrstva - vysoká pevnost, možnost vysokých rychlostí) s výhodami kožených nebo pryžových řemenů (styčná vrstva - velký součinitel tření, ohebnost), takže mají výhodné parametry a jsou vhodné pro nejtěžší provoz Ozubené řemeny U hladkých řemenů hrozí jeho prokluzovaní především v případě, kdy není dostatečně napnut. Tuto nevýhodu je možné odstranit použitím ozubených řemenů, které mají svou vnitřní plochu opatřenou ozubením. Převod s ozubeným řemenem je vlastně převodem s tvarovým stykem. Obě řemenice jsou u něj také opatřeny ozubením, které přesně zapadá mezi zuby na řemenu. Převody plni funkci řetězových převodů a navíc i tlumí rázy. Mají i tichý chod. Ozubené řemeny přenášejí kroutící výkon záběrem zubu řemene do zubu řemenice. Proti pohonům klínovými řemeny nedochází u pohonů ozubenými řemeny k prokluzu řemene v řemenici. Také není nutno v průběhu provozu dopínat tak často a na takové síly, jako pohony klínovými řemeny. Šetří tedy jak ložiska, tak náklady na údržbu. Ozubené pohony se používají mj. tam, kde je požadována synchronizace a vyšší účinnost pohonu. Proti pohonům řetězy či převodovkami jsou tyto pohony tišší a nevyžadují mazání. Ozubené řemeny pro pohonné aplikace se vyrábějí z neoprenu, nebo polyuretanu Klínové řemeny Klínové řemeny jsou pohonné řemeny s lichoběžníkovým (klínovým) průřezem. Pohony klínovými řemeny přenáší krouticí moment mezi hřídelemi pomocí tření, které vzniká mezi 26

27 boky klínového řemene a klínem řemenice, do níž příslušně napnutý řemen zapadá. Řemen tudíž nikdy nesmí být v kontaktu se dnem drážky řemenice, nýbrž pouze s jejími boky. Díky tomu, že přenáší krouticí moment za relativně nízkého napnutí řemene, dosahuje pohon klínovým řemenem některých předností, jako například vyšší účinnosti proti pohonu plochým řemenem, či vyšší bezpečnosti pohonu i při malém opásání řemenice. Současně umožňuje proklouznutí řemene v případě vysokého rázového zatížení. U pohonu s více klínovými řemeny běžícími v jedné řemenice je pro dosažení správné funkce pohonu zásadní, aby byla nasazena či měněna současně celá sada řemenů. Obr. 10 Druhy klínových řemenů Konstrukční uspořádaní řemenových převodů otevřené při stejném smyslu otáčení dvou rovnoběžných hřídelí - nutný dostatečně velký úhel opásání třecí síla mezi řemenicí a řemenem přenášená obvodová síla, polozkřížené - pro mimoběžné hřídele se stále stejným smyslem otáčení, 27

28 zkřížené - pro opačný smysl otáčení hřídelí s napínací kladkou - pro menší vzdálenost řemenic, možnost dosažení podstatně většího převodového poměru, umožňuje měnit napětí řemenu i za běhu, usnadňuje snímání a nasazování řemenů na řemenice, řemen není nutno tolik napínat tlak v ložiskách se zmenší řemen může být užší a tím levnější Bezpečnost a údržba řemenových převodů Životnost řemenů v provozu ovlivňuje: pravidelná kontrola řemenic Poškozená, vydřená nebo vylomená řemenice zhoršuje kontakt s řemenem, snižuje přenos výkonu a poškozuje řemen. provozní teplota řemenů a teplota okolí Nadměrné zahřátí řemenů způsobuje degradaci pryže. působení slunečního záření Sluneční záření urychluje stárnutí pryže. působení chemikálií, oleje, tuku, kyselin a vody, které narušují povrch řemenů působení prachu a jiných nečistot. Řemenice a řemeny musí být v provozu chráněny a udržovány v čistotě. Zamaštěné nebo jinak znečištěné řemeny se čistí směsí glycerinu a denaturovaného lihu v poměru 1:10. Řemeny se nesmí čistit benzínem, naftou nebo jinými organickými rozpouštědly. odborná montáž a pravidelná kontrola napnutí řemenů a souososti řemenic. Před montáží řemenů se kontroluje seřízení řemenic, které je předpokladem dobrého chodu a vysoké životnosti převodu. Řemenice musí být vyrovnané bez rovnoběžné a úhlové úchylky vzájemné polohy a jejich hřídele rovnoběžné. Poté se řemeny v nenapnutém stavu vloží do drážek řemenic. Přitom nesmí být přetahovány přes okraje řemenic násilím pomocí páčidla. Nasazené řemeny je pak třeba zvětšením osové vzdálenosti napnout a zkontrolovat jejich 28

29 předpětí. Kontrola správného předpětí se provádí pomocí mechanických nebo elektronických přístrojů Výpočet řemenových převodů Výpočet délky řemene Je nutné určit převodový poměr: Poté zvolíme průměr menší řemenice, průměr větší řemenice vypočteme: Dále určíme vzdálenost os obou řemenic. Přitom se snažíme dodržet tyto podmínky. pro ploché řemeny 2 3 pro klínové řemeny 0,7 2 Velikost úhlu β získáme ze vztahu 2 Pro celkovou délku řemene pak platí vztah 2 cos

30 Obr. 11 Schéma řemenového převodu 2.2 Třecí převody Popis a použití Třecím převodem se přenáší obvodová síla třením mezi vzájemně přitlačovanými koly nebo kotouči. Třecí převody se používají u třecích šroubových lisů, kontrolních a měřících přístrojích v mechanizmech otvírání vrat a bran Výhody a nevýhody třecího převodu Výhody téměř nehlučný chod možnost plynulé změny otáček za chodu a plného výkonu tlumí rázy a tím vykonává současně funkci spojky, malá osová vzdálenost Nevýhody nutnost přítlačné síly a tím vyvolání dostatečného zatížení ložisek nestálost otáček pro přenos menších výkonů 30

31 2.1.3 Součásti třecího převodu Třecí převody se skládají ze dvou kotoučů, hnacího a hnaného, na hřídelích a z přítlačného zařízení. Kotouče mohou být: čelní (válcové) lícní kuželové Pro přenos větších kroutících momentů jsou na obvodě opatřeny klínovými drážkami. Přítlačnou sílu vyvozuje pružina nebo závaží Konstrukce a materiál třecího převodu Pro malé obvodové síly se pro výrobu třecích kol používá šedá litina nebo bronz. Pro velké obvodové síly se na třecích kolech aplikuje obložení z kůže, pryže, korku nebo fíbru. Třecí převody mohou být: se stálým převodem - mezi rovnoběžnými hřídeli kola s hladkým obvodem, kola s klínovou drážkou - mezi různoběžnými hřídeli kuželová třecí kola, lícní kola s plynule měnitelným převodem tzv. variátory (možná regulace otáček za chodu) Výpočet třecích převodů Při výpočtu vycházíme se základního schématu třecího převodu. Při výpočtu používáme tyto veličiny: ØD1 průměr hnacího kotouče ØD2 průměr hnaného kotouče b šířka kotoučů 31

32 n1 hnací otáčky n2 hnané otáčky Ft třecí síla Fn přítlačná síla F obvodová síla Obr. 12 Schéma třecího převodu čelnými koly Výpočet převodového čísla kde 1 je skluzový součinitel 1 Výpočet obvodové síly 32

33 Výpočet obvodové rychlosti Výpočet třecí síly kde k je součinitel prokluzu přičemž platí Šířku kotouče zjistíme z kontroly na otlačení kde je dovolený přítlačný tlak měkčího materiálu na 1 m šířky kotouče. STUDIJNÍ MATERIÁLY FISCHER, U. a kol., Základy strojnictví.. Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o.. ISBN HLUCHÝ, M., Strojárska technológia I.. Praha: SNTL. NOVÁ, I., Technologie I. Slévání a svařování.. Liberec, 169 s. ISBN NOVOTNÝ, J. a kol., Technologie I.. Praha: Nakladatelství ČVUT, 227 s. ISBN ŽIAČIK, A., BARBORÁK, O., FILO, M., LAHUČKÝ, D., BUCHA, J., Časti strojov I.: Vybrané kapitoly/ vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN BOLEK, A. a kol., Části strojů - Díl II; Převody a převodová ústrojí.. Praha: Nakladatelství Československé Akademie věd. 33

34 BOLEK, A. a J. JANATKA, Části strojů I, II, III, IV. Praha: Nakladatelství Československé Akademie věd. ČERNOCH, S., Strojně technická příručka. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. DUBBEL, I., Inženýrská příručka pro stavbu strojů. Praha, SNTL. JETMAR, L., Ozubená kola čelní.. Praha: SNTL. KŘÍŽ, R. a kol., Stavba a provoz strojů I: Části strojů.. SNTL - Nakladatelství technické literatury. Praha: SNTL. L13-C2-V-43f/ KŘÍŽ, R. a kol., Stavba a provoz strojů II,, Převody. Praha: SNTL, L13-C2-V- 33f/ LEINVEBER, J., ŘASA, J. a P. VÁVRA, Strojnické tabulky.. Druhé, zcela přepracované vydání. Praha: Scientia. ISBN PĚKNÝ, A., Části strojů.. Praha, SZN. VÁVRA, R. a P. KŘÍŽ, Strojírenská příručka 1 až 7. Scintia. ROUŠAL, V. a kol., Válečkové řetězy a řetězová kola.. Brno: SNTL. OTÁZKY A ÚKOLY 1. Charakterizujte řemenový převod! 2. Definujte základní součásti třecího převodu! 3. Jaké může být konstrukční uspořádání řemonových převodů? 4. Popište pevnostní výpočet řemenového převodu. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Krouticí moment u řemenových převodů se přenáší pásem z hnacího hřídele na hnaný, který je opásán kolem řemenových (řemenic), naklínovaných na hřídelích. 34

35 2. Třecí převody se skládají ze dvou kotoučů, hnacího a hnaného, na hřídelích a z přítlačného zařízení. 3. Konstrukční uspořádání řemonových převodů otevřené, polozkřížené, zkřížené s napínací kladkou. 4. Pevnostní výpočet řemenového převodu je uveden v kapitole

36 Kapitola 3 - Lanové převody KLÍČOVÉ POJMY lanový převod, lano, lanová kladka, jeřáb CÍLE KAPITOLY Po prostudování této kapitoly student pochopí princip a využití lanových převodů. Také se obeznámí s pevnostní kontrolou těchto převodů. 4 hodiny ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY VÝKLAD 3.1 Popis a použití lanového převodu Lanový převod je opásaný převod, u něhož tažným členem je lano. Princip i geometrie jsou shodné s řemenovým převodem. Vzdálenost mezi hnací a hnanou řemenicí může dosahovat i několika kilometrů. Pro zamezení velkého průhybu lana se používají podpěrné kladky, které zároveň lano vedou Napínací zařízení zajišťuje stálou velikost napínací síly a vyrovnáva prodloužení či zkrácenílana v důsledku teplotních změn. Dnes se lanové převody se používají zejména u zdvihacích ústrojí, v jeřábech různé konstrukce, těžební technice a v neposledním řade u lanových drah. Dále se užívají pro sklápění a vysouvání výložníků. 36

37 Obr. 13 Příklad lanového převodu - jeřáb 3.2 Výhody a nevýhody lanového převodu Výhody: vysoká únosnost ocelových lan vysoká mechanická účinnost nízká pořizovací cena nízké provozní náklady Nevýhody: značné prodlužování lan nutnost stálé kontroly lan a uchycení jejich konců velké zatížení hřídelí a ložisek 3.3 Konstrukční uspořádání lanového převodu Vhodným konstrukčním uspořádáním lanových kladek docílíme potřebný převod (i). Převod charakterizujeme jako počet průřezů lana n mezi pevnými a volnými kladkami. 37

38 Obr.14 Konstrukční uspořádání lanového převodu Jednoduchý, zdvojený, jednoduchým lanem dvojitý Lana Ocelová lana pro lanové převody jsou normalizovaná dle normy EN ČSN Lana se spojují splétáním. Pevnost drátku se pohybuje od MPa. Dráty se splétají v pramence, dále pak v prameny a ty potom v lano. Mezi prameny bývá konopná duše napuštěná mazivem. Čím více se lano při práci třením zahřívá, tím se uvolňuje větší množství tuku. Vzájemný smysl vinutí pramene a lana může být stejnosměrný nebo protisměrný. Ocelová lana se musí v provozu pravidelně kontrolovat, zlomené a vyčnívající dráty se při prohlídce uštípnou, pokud počet uštípnutých drátů překročí dovolenou mez, lano se musí vyměnit. Ocelová lana se mažou mazáním nebo penetrací. 38

39 Dle normy EN ČSN poznáme tyto druhy ocelových lan: standardní šestipramenní (a,b) šestipramenní Seal (c) šestipramenní Warrington (d) vícepramenní Herkules (e) a) b) c) d) e) Obr. 15 Konstrukce jednotlivých druhů lan Lanové bubny a kladky Kladky se rozlišují na vodící a vyrovnávací. Vyrovnávací kladky jen vyrovnávají tah jednotlivých větví lan. Rozměry kladek jsou odvozeny od průměru lana. Při příliš malém poloměru ohybu, dochází k velkému namáhání nosných drátků, z nichž jsou lana spletena, a může dojít k jejich poškození. Proto se odvozují rozměry kladek od průměru lana, aby byly zachovány optimální podmínky namáhání lana při jeho ohybu. Totéž je dodržováno i u lanových bubnů. Obr. 16 Průřez lanovou kladkou 39

40 Použitý druh ložisek se volí dle vhodnosti typu ložiska dle velikosti síly a jejího charakteru, požadavků na údržbu, vlivu pracovního prostředí atd. Je možno použít: kluzná ložiska - bronzová nebo bimetalová pouzdra valivá ložiska nejčastěji U valivých ložisek se dává přednost ložiskům s přímkovým stykem, které mají vhodnější vlastnosti pro tento způsob zatěžování. Z výrobních důvodů, je vhodné použití jehlových ložisek, neboť jejich konstrukce umožňuje velkou variabilnost rozměrů ložisek. Na následujícím obrázku jsou zobrazeny některé možné varianty řešení jak tvaru kladek, tak i provedení ložisek. Základní tvar bubnu je válec, který je buď hladký, nebo drážkovaný. Bubny hladké, se používají pro menší zatížení a menší vytížení jeřábu. Vzhledem k tomu, že lana se po sobě třou, jsou lana více náchylné k poškození. U větších zatížení a velkého vytížení jeřábu se používají bubny drážkované - nejčastěji se šroubovitými drážkami, stoupání šroubovice je voleno dle průměru navíjeného lana, lano se ukládá jen v jedné vrstvě do prostoru drážky a tedy nedochází k vzájemnému otěru lana o lano. Vzhledem k tomu, že materiál bubnu je podstatně měkčí než lano, nedochází ani zde k poškození lana. Obr. 17 Lanový buben s motorem 40

41 3.4 Výpočet ocelových lan Výpočet ocelových lan pro jeřáby Výpočet je dle normy ČSN Maximální dovolené zatížení lana je dáno vztahem Kde FP je jmenovitá pevnost lana (N) F je zatížení lana (N) k je součinitel bezpečnosti lana Součinitel bezpečnosti k volíme z tabulky, s ohledem na druha lana a jeho použití a hodnota se pohybuje od 3 do 5. Pro lana, u nichž dochází ke střídavému ohybu, se zvyšuje součinitel bezpečnosti k o hodnotu 0,7. Zatížení svislého lana je dáno vztahem Kde Q hmotnost normového břemena, tj. břemena rovnajícího se nosnosti jeřábu nebo zdvíhacího zařízení (hák, včetně hmotnosti lan) G hmotnost částí zvedaných současně s břemenem (kladnice, traverza, kleště apod.) z počet větví lanového převodu (větev lanového převodu, je část lana, jejíž začátek je na bubnu, vedená přes jednu nebo více kladek a končící v pevném uchycení, nebo na vyrovnávací kladce 41

42 n počet nosných průřezů v jedné větvi lanového převodu η účinnost lanového převodu. Účinnost lanového převodu se liší od uspořádání lanového převodu a také od použitých ložisek. Poté platí pro uspořádání dle obr. 3.4 a) pro uspořádání dle obr. 3.4 b) Za účinnost kladky η1 je třeba dosadit hodnotu odpovídající použitým ložiskům η KLUZ - kladky jsou uloženy v kluzných ložiskách (η1 = 0,96) η VAL - kladky jsou uloženy ve valivých ložiskách (η1 = 0,98) η 1 je účinnost jedné kladky na pevné ose. Obr. 18 Uspořádání lanového převodu u jeřábu 42

43 STUDIJNÍ MATERIÁLY SKOČOVSKÝ, P. a kol., Náuka o materiály pre odbory strojnícke. Žilina: Vydavateľstvo ŽU, 349s. ISBN ŽIAČIK, A., BARBORÁK, O., FILO, M., LAHUČKÝ, D., BUCHA, J., Časti strojov I.: Vybrané kapitoly/ vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1. Charakterizujte lanový převod. 2. Jaké druhy lanových převodů znáš? 3. Uveď výhody a nevýhody lanových převodů. 4. Jaké druhy lan poznáme. 5. Uveď vzorce pro pevnostní výpočet lan a pro výpočet délky lana. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Lanový převod je opásaný převod, u něhož tažným členem je lano. 2. Lanové převody jednoduchý, zdvojený, jednoduchým lanem dvojitý. 3. Lanové převody jsou charakteristické vysokou únosností ocelových lan, vysokou mechanickou účinností, nízkou pořizovací cenou, a poměrně nízkými provozními náklady. Vzdálenost mezi hnací a hnanou řemenicí může dosahovat i několika kilometrů. Mezi nevýhody lanových převodů patří vysoké prodlužování lan, nutná jejich kontrola a velké zatížení hřídelí a ložisek. 4. Lana dle EN ČSN jsou - standardní šestipramenní, šestipramenní Seal, šestipramenní Warrington, vícepramenní Herkules. 5. Vzorce pro pevnostní výpočet jsou uvedeny v kapitole

44 Kapitola 4 - Řetězové převody KLÍČOVÉ POJMY řetězový převod, řetěz CÍLE KAPITOLY Po prostudování této kapitoly student pochopí princip a využití řetězových převodů. Také se obeznámí s pevnostní kontrolou těchto převodů. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 4 hodiny VÝKLAD 4.1 Popis a použití řetězového převodu Jsou to opásané převody s tvarovým stykem. Převod je přesný, bez skluzu. Obvodová síla se přenáší tvarovým stykem z hnacího hřídele na tažný člen, tj. z ozubeného kola na řetěz nebo ozubený řemen a z něho na hnané kolo. Tyto převody se používají pro různé účely ve všech odvětvích strojírenství, např. u textilních, zemědělských a stavebních strojů, u vozidel a zdvihadel. Při speciálním provedení řetězu slouží jako unášecí elementy, např. u linek s plynulým pohybem v hromadné výrobě, u pohyblivých schodišť apod. Hodí se pro rovnoměrný přenos krouticího momentu na střední vzdálenosti. 44

45 Obr. 19 Řetězový převod 4.2 Výhody a nevýhody řetězových převodů Výhody: mají stálý řetězový poměr bez prokluzů použitelnost i při značných vzdálenostech hřídelů (až 5 m) a při velké účinnosti (až 95 %), menší namáhání hřídelů a ložisek než u řemenových převodů, možnost pohonu několika hřídelů jedním řetězem (úhel opásání stačí.b 90 ). Mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám Nevýhody: poměrně vysoká cena, hlučnost chodu, těžké chod převodu není zcela rovnoměrný během jedné otáčky, zejména při malém počtu zubů malého řetězového kola, převod je choulostivý na přesnou montáž (celý převod musí být přesně v rovině), nevhodný při periodickém reverzování běhu za chodu stroje. 45

46 4.3 Konstrukční uspořádání řetězového převodu Druhy řetězových převodů Řetězové převody se rozdělují podle druhu použitých řetězů: a) převody s článkovými (svařovanými) řetězy (používají se převážně u zdvihadel vzhledem k malé dovolené rychlosti), b) převody s kloubovými řetězy, c) převody se zubovými řetězy, d) převody s lamelovými řetězy (u variátorů) Konstrukce řetězových převodů Rozměry řetězových kol pro válečkové a pouzdrové řetězy jsou normalizovány. Malé kolo by mělo mít lichý počet zubů (z 1 ) a velké pak sudý počet zubů (z 2 ). Tím se zajistí rovnoměrné opotřebení řetězu i kol. Počet zubů malého kola má být: z 1 17 pro rozteč čepů řetězu 9,525 z 2 19 pro rozteč čepů řetězu 9,525. Řetězová kola se vyrábějí obvykle z oceli např , 11600, Řetězy musejí být v provozu mazány. Platí zásada, že čím je větší rychlost pohybu řetězu, tím musí být lépe mazán. Také je třeba zamezit vniknutí nečistot do řetězu, což zajistíme dosazením ochranného krytu. Ten rovněž zabrání i případnému úrazu obslužného personálu. Řetězy se v provozu obvykle po čase poněkud natáhnou. I když míra jejich prodloužení není tak velká jako u řemenů, musíme i řetězové převody napínat. Vhodným zařízením pro to jsou napínací kladky. Někdy je možné prodloužit rozteč os obou řetězových kol. Montáž řetězových převodů musí být poměrně přesná. Je třeba dbát na rovinnost a na co nejmenší přesazení obou řetězových kol. Čím větší přesazení je v převodu, tím kratší životnost bude mít použitý řetěz. 46

47 4.4 Konstrukční části řetězového převodu Řetěz Řet Kloubové řetězy jsou buď bezkoncové, tj. nerozebíratelné, nebo častěji rozebíratelné rozebíratelné (možnost zkrácení). Spojení řetězu se provádí vnějším spojovacím článkem ((spojkou) spojkou) se závěrem (pojistkou). (pojistkou). Potom je nutný sudý počet článků. Při lichém počtu článků je nutno použít zvláštního doplňovacího článku (křiveného). Ten se však má používat co nejméně, poněvadž zmenšuje pevnost řetězu. Při volbě řetězu se však u válečkových a pouzdrových řetězů uvádí lichý počet článků, protože spojka se do počtu článků nepočítá Řetězové kolo Řetězová kola pro válečkové a pouzdrové řetězy jsou normalizována dle ČSN ČSN. Malé řetězové kolo (pastorek) má mít lichý počet zubů z1 kdežto velké kolo sudý počet z2, aby se celý řetěz opotřebovával rovnoměrně. Řetězové pastorky se vyrábějí z oceli nebo , u motocyklů z cementační oceli Velká řetězová kola se zhotovují nejčastěji z litiny nebo z oceli na odlitky. Obr. 20 Konstrukční provedení řetězových kol a) kolo ploché (kotoučové) - z plechu, b) kolo s jednostranným dnostranným nábojem - lité nebokované, kované, c) kolo s oboustranným nábojem - lité nebo kované, d) kolo svařované, e) větší řetězové řetězové kolo pro třířadý řetěz lité f) řetězové kolo pro zubový řetěz s vnitřním vedením 47

48 4.4.2 Montáž a údržba řetězových převodů Montáž řetězového převodu se skládá z ustavení a namontování řetězových kol na hřídele, z navlečení řetězu a seřízení převodu. Aby řetěz správně nabíhal na zuby řetězových kol, kontroluje se rovnoběžnost hřídelů a vzájemné přesazení řetězových kol (možnost axiálního posuvu jednoho z kol). Řetěz má být napnut tak, aby byl v ochablé části jistý průhyb. Napětí řetězu se dosáhne buď zvětšením vzdálenosti os (posunutím jednoho kola), nebo napínacími kladkami. Údržba spočívá hlavně v zajištění dobrého a dostatečného mazání. Způsoby použitelného mazání jsou závislé zejména na rychlosti řetězu (viz ST1 tabulku pro činitele tření). Mazivo má být přiváděno na vnější stranu řetězu blíže hnacího kola. 4.5 Výpočet řetězového převodu Určení jmenovitého výkonu Pro správné navržení řetězového převodu musíme znát nebo zvolit následující údaje: přenášený výkon P otáčky malého řetězového kola n 1 převodový poměr i provozní podmínky navrhovaného převodu. Nejprve musíme zvolit počet zubů malého řetězového kola (viz kap ). Počet zubů velkého kola pak zjistíme přepočtem přes převodový poměr: Abychom mohli z ČSN nebo strojnických tabulek správně určit velikost řetězu, musíme znát jmenovitý výkon Pj, který bude řetězem přenášen: kde K je součinitel výkonu (závisí na z 1 a i) μ je součinitel mazání; φ je součinitel provedení řetězu. 48

49 Známe-li kromě jmenovitého výkonu Pj i otáčky malého řetězového kola n1, dokážeme ze strojnických tabulek snadno vybrat vhodný řetěz Kontrola pevnosti řetězu Řetěz je namáhána tahem obvodovou silou F a odstředivou silou F c. Obvodovou silu získáme ze vztahu kde v je obvodová rychlost řetězu. Ostředivou sílu získáme ze vztahu: kde m I je hmotnost 1 m řetězu V je obvodová rychlost Celková tahová síla v řetězu pak je: Skutečnou pevnostní kontrolu řetězu nakonec provedeme zjištěním stupně bezpečnosti, přičemž musíme dodržet tyto zásady: Pro bezpečnost proti přetržení při statickém zatížení musí platit: 7 Pro bezpečnost proti přetržení při dynamickém zatížení musí platit: 5 kde F Pt je jmenovitá pevnost řetězu udaná výrobcem. Je to mezní zatížení, při kterém se řetěz přetrhne. Najdeme ho ve výrobním katalogu nebo ve strojnických tabulkách. 49

50 Y je součinitel rázů vyplývající z provozních podmínek Kontrola řetězu na otlačení Pro tlak v kloubu řetězu platí podmínka: kde S je plocha kloubu řetězu zjištěná ve strojnických tabulkách P DOV je dovolený tlak Výpočet délky řetězu Počet článků řetězu stanovíme ze vztahu: 2 kde z 1 a z 2 jsou počty zubů obou řetězových kol A je vzdálenost os obou řetězových kol t je rozteč jednotlivých článků řetězu. Vypočtený počet článků X musíme zaokrouhlit na sudé číslo. Následně pak přepočítáme konečnou vzdálenost os A. 50

51 STUDIJNÍ MATERIÁLY ČERNOCH, S., Strojně technická příručka.. Svazek vyd. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola , s DOLEČEK, J., HOLOUBEK, Z., Strojnictví I. 2. vyd. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola 2.6., s OTÁZKY A ÚKOLY 1. Proveď srovnání výhod a nevýhod řemenového a řetězového převodu. 2. Jaké druhy řetězových převodů znáš a jak vypadají? 3. Uveď výhody a nevýhody řetězových převodů. 4. Uveď vzorce pro pevnostní výpočet řetězů a pro výpočet délky řetězu. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Řetězové převody mají stálý převodový poměr bez prokluzů, mají velkou účinnost a vysokou odolnost vůči vyšším teplotám, jsou ale dražší ve srovnání s řemenovými řetězy. 2. Řetězové převody mohou být s článkovými (svařovanými), s kloubovými řetězy, zubovými řetězy a s lamelovými řetězy. 3. Řetězové převody mají stálý převodový poměr bez prokluzů, jsou použitelné i při značných vzdálenostech hřídelů, mají velkou účinnost, mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám, pomocí jednoho řetězu může být poháněno několik hřídelů, u řetězových převodů je menší namáhání hřídelů a ložisek. K nevýhodám řetězových převodů patří vysoká cena, hlučnost a vysoká váha. Chod převodu není zcela rovnoměrný během jedné otáčky, zejména při malém počtu zubů malého řetězového kola. Řetězový převod je choulostivý na přesnou montáž a je nevhodný při periodickém reverzování běhu za chodu stroje. 4. Vzorce a výpočty jsou uvedeny v kapitole

52 Kapitola 5 - Převody s ozubenými koly KLÍČOVÉ POJMY ozubené kolo, teorie ozubení, evolventní ozubení, podřezání paty zubů, korekce ozubení CÍLE KAPITOLY 4 hodiny ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU U KAPITOLY VÝKLAD 5.1 Popis a použití převodu s ozubenými koly Ozubený převod přenáší otáčivý pohyb a mechanickou energii z jednoho hřídele na druhý nuceně a bez skluzu. Používá se především pro převody se stálým převodovým poměrem a s malou osovou vzdáleností hřídelů. Ozubené převody se vyznačují velkou účinností, spolehlivou funkcí, velkou životností, kompaktním uspořádáním a jednoduchou obsluhou. Výroba ozubených kol vyžaduje speciální nástroje a obráběcí stroje; chyby ve výrobě mohou být příčinou chvění a hluku převodu a následně celého stroje za provozu. Ozubené převody se používají u všech strojů a zařízení, typickým příkladem jsou např. převodovky, diferenciál nebo zubové čerpadlo. 52

53 Dvě spolu zabírající ozubená kola tvoří soukolí. Podle tvaru křivek tvořících profily zubu (boční křivky) rozeznáváme ozubení: evolventní cykloidní Nejvíc se používá evolventní ozubení, cykloidní se používá v přesné mechanice a hodinářství. Cykloidní ozubení má nižší opotřebení a nižší státy třením. Evolventní ozubení není citlivé na přesné dodržení vzdálenosti os. Rozdíly v trvanlivosti a účinnosti nejsou příliš velké. Provozní a pevnostní vlastnosti evolventního ozubení ovlivňují zejména přesnost a technologie obrábění ozubeného kola. Obr. 21 Převod s ozubenými koly. Čerpadlo s ozubeným převodem 5.2 Výhody a nevýhody převodů s ozubenými koly Výhody: mají schopnost přenášet velké točivé momenty při malých ztrátách spolehlivé mají dlouhou živostnost, mají velkou účinnost mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám 53

54 Nevýhody: hlučné netlumí rázy konstrukčně a výrobně složité vyžadují speciální stroje a nástroje 5.3 Teorie ozubeného převodu Teorie ozubení Teorie ozubení představuje soubor poznatků o geometrii, kinematice a záběrových vlastnostech soukolí. Základní zákon ozubení zní: Pro plynulý záběr dvou boků zubů je nezbytné, aby bylo dosaženo stálého převodového čísla, tj. konstantního poměru úhlových rychlostí spolu zabírajících kol. To je možné jen tehdy, jestliže společná normála obou boků zubů prochází nehybným bodem P, který se nazývá valivý. Ve strojírenství se téměř výhradně používá ozubení, u kterého mají boky zubů tvar evolventy. Evolventa dobře splňuje požadavky na konstantní převodový poměr, necitlivost vůči výrobním úchylkám, relativně jednoduchou výrobu a nízké ztráty třením. Evolventu vytvoří bod G napjatého vlákna odvinovaného z válce. Poloměr zakřivení evolventy se plynule mění z nuly v bodě C na maximální hodnotu v bodě D, přičemž vlákno je současně normálou evolventy i tečnou válce. Obr. 22 Základní princip vytvoření evolventy 54

55 Záběrová přímka je současně společnou normálou v bodech dotyku dvou evolventních profilů i společnou tečnou k základním kružnicím obou ozubených kol. Obr. 23 Dvojice evolventních profilů Úhel záběru α je ostrý úhel, který svírá záběrová přímka s přímkou vedenou valivým bodem P kolmo na spojnici středů otáčení O1O2. Úhel záběru společně s modulem určuje geometrii základního profilu. Je konstantní a jeho velikost 20 stanovuje norma. Obr. 24 Úhel záběru α 55

56 5.3.2 Podřezání paty zubů U ozubených kol s malým počtem zubů, nastává stav, kdy zaoblení hlavy zubu nástroje již podřezává patu zubu kola (tzv. interference). Konstrukce patní křivky se získá z relativního pohybu valivé přímky nástroje odvalující se na valivé kružnici ozubeného kola. Podříznutí zubů kola se projevuje nepříznivě zeslabením paty zubů a tím dochází ke snížení pevnosti zubu. Minimální počet zubů, při kterém nedojde k podřezání je dáno vztahem 2 Pro úhel záběru α = 20 je minimální počet zubů z min = 17. Obr. 25 Podřezání paty zubů Korekce ozubení Nedostatky běžného ozubení se dají zmírnit vhodnými úpravami tzv. korekcemi profilu zubů. Účelem korekcí je hlavně zlepšit záběrové a pevnostní podmínky ozubení. Také Snížit hlučnost a vibrace ozubení a zlepšit únosnost ozubení (dotyk, ohyb, zadírání, opotřebení). Korigovaný profil ozubení se získává nejčastěji posunutím základního profilu evolventního ozubení. Dále změnou úhlu záběru nebo výšky zubu. 56