Použití : Tvoří součást pohybového ústrojí strojů a zařízení nebo mechanických převodů.

Transkript

1 1 HŘÍDELE Strjní sučást válcvitéh tvaru, určené přensu táčivéh phybu a mechanicé práce (rutícíh mmentu) z hnací části (mtru) na část hnanu (strj). Pužití : Tvří sučást phybvéh ústrjí strjů a zařízení neb mechanicých převdů. Pdle způsbu přensu phybu rzdělujeme hřídele na : nsné hřídele, hybné hřídele. 1.1 NOSNÉ HŘÍDELE Válcvé sučásti, ulžené v rámu strje: nephyblivě phyblivě umžňují táčení jiným sučástem na nich ulžených (např. lady, pjezdvá la, napínací tuče) tčné sučasně se sučástmi na nich pevně ulžených (např. nápravy lejvých vzidel) Nepřenáší žádný tčivý mment (výn) jsu namáhány puze na hyb. Pznáma : Jinu variantu jsu tčné nsné hřídele s nalínvanými neb nalisvanými ly (např. nápravy lejvých vzidel) nepřenáší rutící mment. Nsný hřídel tčný s nalisvanými ly (náprava lejvéh vzidla)

2 1.1.1 ULOŽENÍ NOSNÝCH HŘÍDELŮ Nsný hřídel může být v rámu strje ulžen : phyblivě ulžení se pužívají stejně, ja u phybvých hřídelů, lžisa, nephyblivě ulžení je prveden pmcí tlavých neb svěrných spjů. a) b) Princip ulžení nsných hřídelů v rámu strje a) pevné b) tčné

3 1.2 HYBNÉ (POHYBOVÉ) HŘÍDELE tvří převažující část všech hřídelů, Vždy přenášejí určitý tčivý mment (výn), vždy se táčí, namáhány rutícím mmentem neb mbinací rutícíh a hybvéh mmentu. na ncích mají válcvé neb uželvé čepy tčně ulžené v lžisách, Pznáma : Typicým představitelem phybvých hřídelů jsu hřídele v převdvých sříních, tzn. hřídele nuceně pháněny. Pdle tvaru a způsbu pužití dělíme phybvé hřídele na :

4 1.2.1 ULOŽENÍ POHYBOVÝCH HŘÍDELŮ Nejméně ve dvu lžisách v případě pžadavu na zvýšení tuhsti nutn hřídele uládat d tří i více lžise, nutnst vždy uplatňvat zásadu všechna lžisa, na terých je hřídel ulžen, musí být stejné nstruce buď valivá neb luzná. Pznáma : Lžisa mhu být buď luzná neb valivá. Druh a typ pužitéh lžisa závisí na : směru a velisti vnějšíh silvéh zatížení půsbícím na hřídel, táčách hřídele, pžadvané přesnsti a tuhsti ulžení, schpnsti tlumit rázy a chvění. Ulžení hybnéh hřídele na dvu valivých uličvých lžisách Ulžení phybvéh hřídele na luzných lžisách

5 1.2.2 PŘÍMÉ (PŘEDLOHOVÉ) HŘÍDELE Nejčastěji pužívány v převdvých ústrjích, pvrch hřídele je nejčastěji hladý neb sazený (dstupňvaný) služí vytvření přesných plch usazení nábjů l Namáhání hřídele se mění p jeh délce nejméně namáhány ncvé části hřídele, se změnu velisti namáhání se mění i průměr hřídele nejmenší průměr mají ncvé části, Pznáma : Ozubená la, řetězvá la, řemenice a jiné strjní části jsu na hřídeli uchyceny svěrnými neb tlavými spji. Prti táčení jsu pjištěny línem neb perem. Hladý neb sazený pvrch hřídele je upravván např. frézváním drážy pr per, brušením průměru pr sazení lžisa, sustružením zápichu pr usazení těsnění Přímý (předlhvý) hřídel

6 1.2. DUTÝ HŘÍDEL tvarvě shdný s přímými hřídeli, průřez tvří meziruží Schpen přensu většíh silvéh zatížení než rzměrvě rvnatel přímý hřídel, při stejné hmtnsti (tíze) Pznáma : Při namáhání na rut a hyb je střední část hřídele namáhána mnhem méně než jeh vnější část. Nejvíce je namáhán pvrch hřídele - v se hřídele je napětí nulvé. významná úspra materiálu (u větších rzměrů) úsprnější využití materiálu, nevýhdu je vyšší pracnst a cena pdle nrétní apliace nutná enmicá analýza vhdnsti pužití. Mn.-,-.,1ií Dutý svařvaný hřídel OHEBNÝ HŘÍDEL Umžňuje přens maléh rutícíh mmentu (d 1 Nm) se sučasnu změnu plhy ncvých bdů hřídele, zhtven z nělia vrstev drátěných vinutí musí platit zásada shdy vinutí vnější vrstvy se smyslem táčení hřídele. pužití phnu např. zubních vrtače, náhny tachmetrů, phn ručníh nářadí Pznáma : Jedntlivé vrstvy je nutn navíjet v pačném směru zamezení rzmtávání hřídele, nutn ddržet zásadu shdy vinutí vnější vrstvy se smyslem táčení hřídele drátu navinutéh v nělia vrstvách na sbě na vnější vrstvě vyznačen směr táčení, nejčastěji pravtčivý. Ohebný hřídel

7 1.2.5 DRÁŽKOVÝ HŘÍDEL Na bvdě hřídele prveden něli pdélných dráže tvarvě pdbné perům hřídel plní stejnu funci ja pervý spj, může přenášet větší silvé zatížení než hřídel s jedním perem, pužití v případech nutnsti zajištění mžnsti axiálníh psuvu rtačních částí umístěných na hřídeli (nejčastěji zubená la). Drážvý hřídel KLIKOVÝ (ZALOMENÝ) HŘÍDEL Určen přeměně rtačníh phybu na phyb přímčarý vratný (např. u pístvých čerpadel) neb přeměně přímčaréh phybu vratnéh na phyb rtační (např. u spalvacích mtrů), vyrábí se z vaných pltvarů dnčují se na bráběcích strjích, vysé pžadavy na přesnst prvedení a valitu brbených plch jedntlivých čepů ddržení ruhvitsti, válcvitsti a přímsti. Klivý hřídel

8 1. VOLBA MATERIÁLŮ PRO VÝROBU HŘÍDELŮ Výběr vhdných materiálů je vlivněn širým spetrem pracvních i zátěžvých pdmíne, ve terých hřídele pracují. Vlba materiálů závisí na prvzních fatrech : charater prvzníh zatížení může být staticé, rázvé, peridicy střídavé neb míjivé, hmtnstní pžadavy nstruce celéh mechanismu viz. duté hřídele, mžnst tepelnéh neb chemic-tepelnéh zpracvání něteré části hřídelů zísávají pžadvané vlastnsti cementváním,nitridací, zušlechťváním. statní vrubvá huževnatst,dlnst prti ptřebení těrem. Pužívané materiály : Oceli nelegvané (nstruční a uhlívé) mál namáhané hřídele, celi , , Oceli níz, středně i vysce legvané vysce namáhané sučásti např. hřídele mtrvých vzidel, bráběcích strjů 1..1 KRITICKÉ OTÁČKY HŘÍDELE Hřídele parních turbín, turbmpresrů apd. vynávají za prvzu velý pčet táče nutná ntrla na hybvé namáhání. Při prvzu může nastat stav, dy vlastní mity hřídele = vynuceným mitům hřídele vzni reznance výchyly mitů hřídele se tereticy zvýší na nenečně velu hdntu. Pznáma: Vlastní mity hřídele jsu mity, na teré se hřídel rzmitá svu pružnstí při vychýlení z rvnvážné plhy. Vynucené mity hřídele jsu mity vyvlané ružením nevyvážených hmtnstí hřídele. Při vzniu reznance se může i správně navržený hřídel (splňuje pevnstní pdmínu) prušit. Otáčy hřídele, při terých djde reznanci se nazývají riticé táčy. Při phybu hřídele v rzmezí cca ± 20% l riticých táče, dchází e stále rstucímu průhybu hřídele (bez nutnsti dalšíh zvyšvání táče) až d amžiu jeh přerušení.

9 Znalst riticých táče hřídelů je důležitá pr správný a bezpečný chd aždéh strje s rtujícími částmi prvzní táčy musí být buď nižší neb vyšší než příslušné riticé táčy. Rychlé přerčení riticých táče vede pětvnému snížení průhybu hřídele a zlidnění jeh chdu. Pznáma : Průvdním jevem přechdu přes riticé táčy je rzmitání strje při rzběhu neb dběhu pzrujeme praticy u všech rychlběžných strjů. U všech strjních částí najících rtační phyb je nutn zabezpečit jejich vyváženst nevyváženst hmt způsbuje chvění a vibrace příčina špatné funce neb pšzení celéh strje. Pznáma : V důsledu nevyvážensti hmt dchází při rtaci hřídelů e vzniu dstředivých sil způsbujících jejich chvění a průhyb. S rstucí rychlstí táčení rste i velist dstředivých sil a velist průhybu hřídele dsažení riticých táče. Strjní části táčející se pmalu se vyvažují puze staticy. Strjní části táčející se rychle se vyvažují dynamicy.

10 1.4 PEVNOSTNÍ VÝPOČET HŘÍDELŮ Při dimenzvání hřídelů je nutn ddržet záladní ritéria dstatečná únsnst nesmí djít hržení hřídele únavvým lmem y důvdu nízé pevnsti dstatečná tuhst dsažením vhdné nstruce zajistit dstatečnu hybvu a trzní tuhst hřídele dlnst prti vlastnímu mitání hržuje hřídel samtný, vliv riticých táče dlnst plch prti ptřebení zajistit dstatečnu těruvzdrnst čepů pd lžisy vlba ptřebné vality brbení plch především čepů s těsněním špatná funce těsnění způsbí vydírání plch prniajícím prachem VÝPOČET NEHYBNÉHO NOSNÉHO HŘÍDELE 1. Výpčet velisti reačních sil F A F B F 2 2. Výpčet hybvéh mmentu M F A 1 2 a zárveň M π d 2 0,1 d d 10M σ D neb d 2M π σ D Nsný hřídel zatížený samělu silu a šířa ulžení b déla zatíženéh čepu

11 . Výpčet dvlenéh namáhání hřídele v hybu Výpčet se prvede z meze luzu v tahu stanvené pr jedntlivé typy materiálů. σ D R e sučinitel bezpečnsti, závislý na způsbu sutečnéh zatížení hřídele výpčet je mžn aplivat i na hřídele nezatížené puze staticým zatížením a na hřídele tčné. = 2 = 2,5 = lidné (staticé) namáhání hřídele míjivé namáhání hřídele střídavé namáhání hřídele 4. Kntrla hřídele prti tlačení F p p D v b 1 2a b d F p 2 a d p D v Výběr nejčastěji užívaných materiálů hřídelů a jejich vlastnsti Ocel ČSN Pevnst v tahu R m (Mpa) Mez luzu v tahu R e (R p 0,2) Mez luzu ve smyu R es (Mpa) Mez únavy tah - tis C (Mpa) Mez únavy v hybu C (Mpa) Mez únavy v rutu τ C (Mpa) VÝPOČET HYBNÉHO HŘÍDELE

12 Předběžně pčítat puze na rut se sníženým zatížením. 1. Výpčet rutícíh mmentu Krutící mment se stanví pmcí výnu P a bvdvé rychlsti ω. M P ω P 2 π n 2. Stancení hdnty dvlenéh napětí Stanvení hdnty dvlenéh napětí v závislsti na namáhání hřídele : a staticé b prměnlivé,jehž maximum dsahuje dvjnásbu jmenvité hdnty c čistý rut prměnlivéh smyslu, radiální síla F r půsbí uprstřed čepu hřídele Hdnty dvlených napětí čepů hybných hřídelů Mez pevnsti R m (Mpa) Tvrdst hřídele HV Způsb zatížení ') čistý rut Namáhání hřídel Fr rut + hyb d radiální síly 250 M Fr a b c a >850 >250 b c >1200 >50 a 80 až b c M. Stanvení průměru nejmenšíh čepu hřídele d 16M π τ D

13 4. Kntrla na mbinvanu pevnst v hybu a rutu Kntrla na mbinvanu pevnst v hybu a rutu v nebezpečném průřezu se zavedením pravnéh sučinitele : M re d 2 M 0,75α M 2 2 neb σ σ α τ 2 max re d m a x p předchzím prvedení předběžných výpčtů : σ max M w M 0,1 d resp. τ M W M 0,2 d max max 0 α pravný sučinitel, nabývá hdnt : 0,7 pr střídavý hyb a lidný až míjivý rut 1 pr střídavý hyb a střídavý rut KONTROLNÍ OTÁZKY (hřídele) 1. C je t hřídel? 2. Charaterizujte nsné hřídele.. Jaé druhy phybvých hřídelí znáte? 4. Jaé zásady platí pr ulžení phybvých hřídelí? 5. Jaým způsbem rzdělujeme hřídele pdle způsbu přensu phybu? 6. Charaterizujte phybvé hřídele? 7. Jaým způsbem jsu ulženy táčející se sučásti na nsných hřídelích? Ja je hřídel ulžen v rámu strje? 8. Vysvětlete, c jsu t riticé táčy hřídele? Ppište princip jejich vzniu. 9. Jaým způsbem předcházíme vzniu riticých táče? 10. Na jaých fatrech závisí vlba materiálu pr výrbu hřídele? 11. Jaá záladní ritéria je nutn ddržet při návrhu (dimenzvání) hřídelí? 12. C mají splečnéh hřídele s lžisy, spjami, brzdami a převdvami?