HŘÍDELOVÉ SPOJKY A BRZDY Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
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./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
SPOJKY Obecně se spojka skládá ze 3 částí ( hnací člen 3, který přebírá kroutící moment od hnací (vstupní) hřídele 1, spojovací člen 5, který spojuje vstup s výstupem a hnaný člen 4, který předává krouticí moment hnané hřídeli 2.
ÚČEL SPOJEK Základním účelem hřídelových spojek je přenos otáčivého pohybu a krouticího momentu z jedné hřídele na druhou. Kromě této základní funkce, kterou plní každá hřídelová spojka, mohou mít hřídelové spojky i další vlastnosti umožňující: vyrovnávání menších radiálních, axiálních i úhlových odchylek hnací a hnané hřídele, tlumení rázů mezi hnací a hnanou hřídelí, odpojení hnacího a hnaného stroje při přetížení, plynulý rozběh hnané hřídele, odpojování a spojování hnací s hnanou hřídelí a to buďto za klidu nebo při otáčení hřídelí, zabezpečení toku kroutícího momentu pouze jedním směrem.
ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ SPOJEK Základní rozdělení hřídelových spojek je podle způsobu přenosu krouticího momentu: mechanicky neovládané spojky, mechanicky ovládané spojky, hydraulické spojky, elektromagnetické spojky.
MECHANICKY NEOVLÁDANÉ SPOJKY Spojení hnací a hnané hřídele je u této skupiny spojek zabezpečeno mechanickým kontaktem. Funkce spojky je předem nastavená (závisí na parametrech spojky) a spojku nelze ovládat vnějším signálem.
ROZDĚLENÍ MECHANICKY NEOVLÁDANÝCH SPOJEK
MECHANICKY NEOVLÁDANÉ NEPRUŽNÉ SPOJKY Mechanicky neovládané nepružné spojky dělí na 2 skupiny: pevné spojky (tyto umožňují pouze základní funkci spojek přenos kroutícího momentu) a vyrovnávací spojky (kromě přenosu kroutícího momentu umožňují tyto spojky také vyrovnání nepřesnosti hnací a hnané hřídele buďto v radiálním směru nebo v axiálním směru nebo nerovnoběžnost, příp. kombinace těchto nepřesností).
KORÝTKOVÁ SPOJKA
KOTOUČOVÁ SPOJKA
MECHANICKY NEOVLÁDANÉ NEPRUŽNÉ SPOJKY Druhou skupinou mechanicky neovládaných nepružných spojek tvoří spojky vyrovnávací, které umožňují vyrovnat (do určité míry) vzájemnou nepřesnou polohu hnací a hnané hřídele. Mezi vyrovnávací spojky se řadí např. axiální ozubcová spojka, která je podobná spojce s čelními zuby. Boky zubů jsou ovšem rovné a při axiálním posunu hřídelí nevzniká mezi oběma polovinami spojky radiální vůle. Středění obou polovin této spojky zajišťuje středicí kotouč. Při příliš velkém oddálení obou polovin spojky od sebe je styková plocha zubů natolik malá, že tlak mezi zuby může tyto zuby poškodit. Proto musí být axiální pohyb omezen.
AXIÁLNÍ OZUBCOVÁ SPOJKA
KARDAN Velmi často používanou vyrovnávací spojkou je kloubová čepová spojka známější pod názvem kardan. Jedná se o jeden (a) nebo dva (b) klouby, které jsou konstrukčně vytvořeny jako dvojice vzájemně kolmých čepů. Toto kloubové uložení umožňuje dosažení poměrně velkého radiální posunu hnací a hnané hřídele. Typické použití kardanu je u nákladních automobilů nebo pro pohon dynam na podvozcích osobních vlakových vagónů.
KARDAN
PRUŽNÉ SPOJKY Pružné spojky jsou schopny akumulovat část vstupní energie a tím tlumit rázy mezi hnací a hnanou hřídelí. Při akumulaci energie dochází ke vzájemnému pootočení hnacího a hnaného členu. Závislost tohoto pootočení na velikosti zatížení spojky se nazývá charakteristika spojky. Ta může být buďto lineární (a), c) nebo nelineární (b), d). Pokud část energie zůstane naakumulována ve spojce, mluvíme o tzv. tlumicí spojce (c), d). Podle konstrukce může pružnost spojky vyvolat buďto kovový pružný člen (kovová pružina) nebo nekovový pružný člen (pryž).
SPOJKA SE ŠROUBOVITÝMI PRUŽINAMI Ukázkou pružné spojky s kovovými členy je spojka se šroubovitými pružinami,které jsou vloženy mezi výčnělky (zuby) vytvořenými na vnějším povrchu jedné části spojky a vnitřním povrchu druhé části spojky. Tato spojka umožňuje pružnost pouze při otáčení jedním směrem.
CHARAKTERISTIKA PRUŽINY
BIBI SPOJKA (SPOJKA S HADOVITÝMI PRUŽINAMI)
MECHANICKY OVLÁDANÉ SPOJKY Mechanicky ovládané spojky umožňují kromě spojení hnané a hnací hřídele ještě ovládání tohoto spojení. Toto ovládání může být buďto vnějším vlivem nebo samočinné. Mechanicky ovládané spojky se dělí podle toho, k čemu slouží
ROZDĚLENÍ MECHANICKY OVLÁDANÝCH SPOJEK
VÝSUVNÉ SPOJKY Výsuvné spojky umožňují odpojení hnací a hnané hřídele a to buďto za chodu stroje nebo v klidu. Výsuvné spojky mají mít tyto vlastnosti: lehké, rychlé a bezrázové zapínání a vypínání, spolehlivé spojení hnací a hnané hřídele po zapnutí, malé opotřebení a zahřívání (u třecích spojek) a to i při velké frekvenci zapínání co nejmenší rozměry
LAMELOVÁ SPOJKA
LAMELOVÁ SPOJKA-PRINCIP Kroutící moment se přenáší z hnací hřídele 1 přes těleso 3 na vnější lamely 6. Tyto lamely jsou uloženy střídavě s lamelami hnané části 5, které jsou k hnacím lamelám 6 přitlačovány kroužkem 5 pomocí přítlačných pák 9 (rovnoměrně uložených po obvodu spojky). Tyto páky jsou ovládány posuvem objímky 13. Velikost přítlačné síly je nastavena maticí 12, která je pojištěna pojistkou 10 ovládanou páčkou 11. Při stlačení lamel na sebe vznikají třecí síly, které přenesou kroutící moment přes hnané těleso 4 na hnanou hřídel 2. Pokud spojka pracuje v olejové lázni, jsou stykové plochy lamel ocelové. Pokud nejsou lamely mazány, používá se na výrobu lamel Ferdo nebo kovokeramické materiály. Tento typ spojky se používá např. u obráběcích nebo textilních strojů, u motocyklů atd.
POJISTNÉ SPOJKY Další velmi používanou skupinou spojek jsou pojistné spojky, které zamezují přetížení strojů. Při překročení nastaveného momentu se samy vypínají buďto porušením pojistného elementu nebo vyklouznutím spojovacího členu nebo prokluzem hnacího a hnaného členu.
POJISTNÁ SPOJKA SE STŘIŽNÝM KOLÍKEM Typickou ukázkou pojistné spojky s porušením pojistného elementu je pojistná spojka se střižnými kolíky. Jedná se vlastně o kotoučovou spojku, kde je místo spojovacích šroubů použit kolík pevnostně dimenzovaný na střih tak, že dosažení nastaveného momentu se přestřihne. Tato spojka má výhodu v bezpečném odpojení hnací a hnané části, ovšem uschopnění spojky do provozu vyžaduje výměnu spojovacího členu (kolíku). Kolík je uložen v kalených pouzdrech, aby nedocházelo k otlačení jeho povrchu a aby byl namáhán na čistý střih.
POJISTNÁ SPOJKA SE STŘIŽNÝM KOLÍKEM
BRZDY Brzdy slouží ke snižování rychlosti nebo k zastavení pohybu těles, též mohou zajišťovat jejich klidovou polohu. Při činnosti brzd se snižuje pohybová energie posuvných a rotačních hmot a mění se v tepelnou energii. Podle způsobu dosažení brzdového účinku jsou brzdy: mechanické, účinek se dosahuje silovým stykem, tj. smykovým třením, proudové, využívají vnitřního tření tekutin, elektrické, využívají vzájemného působení magnetických polí statoru a rotoru brzdy.
ROZDĚLENÍ BRZD
MECHANICKÉ BRZDY U mechanických brzd se dosahuje žádaného účinku silovým stykem, tj. smykovým (kluzným) třením mezi dvěma vhodně uspořádanými plochami. Podle účelu, který plní u daného stroje, rozlišujeme brzdy stavěcí a brzdy spouštěcí. Stavěcí brzdy zastavují posuvný nebo rotační pohyb po vypnutí motoru a zajišťují břemeno v zabrzděné poloze (např. u jeřábového kladkostroje). Zastavování je rovnoměrně zpožděné. Spouštěcí brzdy zajišťují spouštění břemene určitou stálou rychlostí. Brzda přitom překonává delší nebo kratší dobu moment břemene (např. spouštění břemene u stavebního vrátku).
RADIÁLNÍ BRZDY U nich přítlačná síla směřuje do středu nebo ze středu brzděného hřídele. Čelisti mohou být uloženy vzhledem k bubnu vně nebo uvnitř.
OVLÁDÁNÍ MECHANICKÝCH BRZD Brzdy jsou v klidové poloze buď odbrzděny (u vozidel) nebo zabrzděny (u zvedacích zařízení). Jejich ovládání, tj. odbrzdění nebo zabrzdění, se provádí: -mechanicky -hydraulicky -pneumaticky -elektromagneticky -elektrohydraulicky -samočinně Mechanické ovládání rukou, nohou, závažím, pružinou lze použít jen u brzd s menším brzdným momentem. Hydraulické ovládání je typické u brzd osobních automobilů. Tlakem brzdového pedálu se stlačuje v hlavním brzdovém válci brzdová kapalina, která se potrubím rozvádí do brzdových válců jednotlivých kol. Písty brzdových válců pak ovládají čelisti. Současné automobily mají většinou navíc zařízení k posílení tlaku.