MATURITNÍ ZKOUŠKA PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ MECHANICKY OVLÁDANÉ SPOJKY Studijní obor: 78-41-M/001 Technické lyceum Třída: 4. TL/B Školní rok: 2005/2006 Vypracoval: Lukáš Hroudný
Prohlášení autora: Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a použil literárních pramenů a informací, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury a zdrojů informací. Ve Strážnici dne...... podpis
Anotace: Cílem této práce je rozdělení a popis spojek. Úvod je zaměřen na obecné rozdělení, poté se přechází ke konkrétní skupině spojek, a to na mechanicky ovládaným. Dále zahrnuje možnosti ovládání, konstrukce, funkce a použití. Součástí práce jsou modely jednotlivých spojek, které jsou vypracovány prostřednictvím programu Autodesk Inventor a vedou k lepšímu pochopení hlavně konstrukce, ale i jejich funkce. Přílohou této práce jsou vybrané výrobní výkresy a výkresy sestav.
Obsah: 1. Úvod o programu Autodesk INVENTOR...7 1.1 CA Technologie...7 1.2 Pracovní prostředí Autodesk Inventoru...8 2. Hřídelové spojky...9 2.1 Schéma spojky...9 2.2 Rozdělení hřídelových spojek...10 3. Mechanicky neovládané spojky...11 3.1 Pevné spojky...11 3.1.1 Trubková spojka...12 3.1.2 Korýtková spojka...12 3.1.3 Kotoučová spojka...12 3.2 Vyrovnávací spojky...13 3.2.1 Axiální trubková spojka...13 3.2.2 Oldhamova spojka...13 3.3 Pružné spojky...14 3.3.1 Pružné spojky s kovovými členy...14 3.3.2 Pružné spojky s nekovovými členy...14 3.3.2.1 Obručová spojka...15 4. Mechanicky ovládané spojky...16 4.1 Výsuvné spojky...16 4.1.1 Spojky mechanicky řazené...17 4.1.2 Spojky hydraulicky řazené...18 4.1.3 Spojky pneumaticky řazené...19 4.1.4 Spojky elektricky řazené...19 4.1.5 Zubové spojky...20 4.1.5.1 Čelní zubová spojka...20 4.1.6 Třecí spojky...20 4.1.6.1 Třecí spojka kotoučová...21 4.1.6.2 Lamelová spojka...22 4.2 Pojistné spojky...22 4.2.1 Pojistná spojka se střižnými kolíky...23
4.2.2 Prokluzovací lamelová spojka...23 4.2.3 Pojistná spojka kuličková...24 4.3 Rozběhové spojky...24 4.3.1 Rozběhová spojka s neřízeným záběrem...25 4.3.1.1 Spojka Centri...25 4.3.1.2 Spojka Metalluk...26 4.3.1.3 Spojka s vlečnými volnými čelistmi...26 4.3.2 Rozběhová spojka s řízeným záběrem...27 4.4 Volnoběžné spojky...27 4.4.1 Volnoběžné axiální spojky...27 4.4.2 Volnoběžné radiální spojky...28 Závěr...29 Seznam použité literatury a zdrojů informací...30 Seznam obrázků...31 Seznam použitého softwaru...32 Poděkování...33 Přílohy...34
1. Úvod o programu Autodesk INVENTOR Autodesk Inventor je aplikace, která umožňuje využívat efektivnější postupy v oblasti počítačového navrhování a přípravy výroby. Nový výrobek se stává virtuálním prototypem v elektrotechnické podobě, který může být kompletně navrhnut a zkontrolován včetně simulace jeho výroby na osobním počítači. Nasazení počítače přináší v oblasti prostorového modelování nejen změnu vyjadřovacích prostředků, ale také zcela zásadní změnu myšlení. Model výrobku nevzniká pouze v myšlení konstruktéra, ale může být okamžitě realizován v modelovacím softwaru. Z důvodu snadné orientace v problematice je proto velmi vhodné mít základní přehled o tradičních metodách konstruování a o problematice norem. 1.1 CA Technologie V současnosti si již neumíme efektivní navrhování nových výrobků bez CA systémů představit. Tyto systémy nejenže vlastní konstrukční část předvýrobní etapy výroby, ale také pak možnosti modifikací již stávajících výrobků. CA technologie umožňují především nahradit rutinní práci konstruktérů a technologů moderními postupy. Tyto umožňují podstatně rozšířit jejich možnosti nejen o produktivní tvorbu výkresové dokumentace, ale o možnost vytvoření geometrie modelů a návrhu dalších technologických parametrů. Na takto definovaných modelech je možné provést nejen řadu úprav, ale také odvodit jejich mechanické vlastnosti. Výhodou počítačového návrhu je jeho těsná návaznost na následné technologické činnosti. Vytvořené geometrie lze využít například pro programování obráběcích strojů. Samostatnou kapitolou je spojení vytvořených objektů do rozsáhlých sestav a počítačových simulací. - 6 -
1.2 Pracovní prostředí Autodesk Inventoru Obslužné prvky Inventoru jsou navrženy tak, aby poskytovaly maximální využití všech modelovacích operací. Je nutné si uvědomit, že parametrické a adaptivní modelování je poměrné výraznou změnou vyjadřovacích prostředků a každá maličkost může výrazně znesnadnit osvojení aplikace pro produktivní práci. Pracovní plochy pro jednotlivé činnosti: - modelování součástí - modelování sestav - tvorba prezentací - tvorba výkresů Obr. 1. Pracovní plocha pro modelování součásti - 7 -
2. Hřídelové spojky Hřídelové spojky jsou strojní části, které slouží ke spojování dvou hřídelů a přenášejí z hřídele hnacího na hnaný otáčivý pohyb a kroutící moment. Kromě toho musí spojky plnit ještě celou řadu dalších úkolů, jako např. vyrovnávají chyby v nastavení vzájemné polohy hřídelů, chrání zařízení proti přetížení, tlumí torzní kmity spojených hřídelů, umožňují spojení a rozpojení hřídelů i během chodu stroje apod. Mimo to se spojky požívají také z důvodů usnadnění montáže nebo u složitých součástí z důvodů výrobních. Při návrhu spojky je nutno se řídit následujícími pravidly: - musí být snadno rozebíratelné a lehké - musí být umístěny co nejblíže k ložisku - rychloběžné spojky se provedou celé opracované a vyvažují se - přes rotační tvar spojky nesmí přečnívat jakýkoliv výstupek, jinak musí být opatřena ochranným krytem 2.1 Schéma spojky Rozlišujeme hnací a hnaný člen jako součásti na hnacím a hnaném hřídeli. U některých spojek lze tyto dva členy vzájemně zaměnit. 1 hnací hřídel 2 hnaný hřídel 3 hnací člen 4 hnaný člen 5 spojující člen Obr. 2. Schéma spojky - 8 -
2. 2 Rozdělení hřídelových spojek Spojky se rozdělují podle ČSN na: - mechanicky neovládané - mechanicky ovládané - hydraulické - elektrické - magnetické Uvedené skupiny spojek se dále dělí na podskupiny, typy a druhy spojek, kromě magnetických spojek, které se dále nečlení. - 9 -
3. Mechanicky neovládané spojky Dělí se na: - Nepružné - pevné - trubkové - korýtkové - přírubové - kotoučové - s čelními zuby - vyrovnávací - axiální - radiální - kloubové - univerzální - Pružné - lineární - s kovovými členy - s nekovovými členy - nelineární - s kovovými členy - s nekovovými členy 3.1 Pevné spojky Pevnými spojkami se dosahuje trvale pevného spojení dvou hřídelů bez možnosti jejich relativního pohybu. Spojované hřídele musí být naprosto souosé. Proměnné kroutící momenty jsou přenášeny v plném rozsahu z jednoho hřídele na druhý. Pevné spojky mohou přenášet i určité ohybové momenty. Je však vhodné, aby byly umístěny blízko ložisek. Jsou konstrukčně jednoduché a levné. Kroutící moment má být přenášen jen spojujícím členem spojky. Pero nebo klín je jen pro pojištění. - 10 -
3.1.1 Trubková spojka Na konce hřídelů se nasune dutý válec a upevní se klíny s nosem, kolíky nebo šrouby. Vyčnívající části je nutno zakrýt. Obr. 3. Trubková spojka 3.1.2 Korýtková spojka Je to dvojdílná spojka, která se skládá ze dvou shodných těles, staženými čtyřmi, šesti nebo osmi šrouby. Spojka tvoří se spojovacími hřídeli v podstatě svěrné spojení. Kroutící moment se přenáší třením, spojovací pero zajišťuje spojku proti pootočení. Tato spojka není vhodná pro přenos nárazových nebo střídavých kroutících momentů nebo pro spojování hřídelů rozdílných průměrů. Dá se jen obtížně vyvažovat. Proto se používá pro hřídele s menším počtem otáček a klidné zatížení. 3.1.3 Kotoučová spojka Tato spojka je nejpoužívanější spojkou. Je konstrukčně i výrobně jednoduchá a spolehlivá a hodí se pro přenos velkých kroutících momentů působících střídavě i nárazově. Skládá se ze dvou kotoučů, které jsou naklínovány nebo nalisovány na konce hřídelů. Kotouče jsou na sebe zpravidla středěny nákružkem. - 11 -
3.2 Vyrovnávací spojky Dovolují spojovaným hřídelům určitý posuv ve směru osy hřídele (v axiálním směru), např. tam, kde dochází k osovému posuvu v důsledku tepelných změn (dilatace hřídele), nebo umožňují přenos kroutícího momentu při spojení nesouosých hřídelů. 3.2.1 Axiální trubková spojka Hřídel je uložen v otvoru hnaného hřídele s malou vůlí, dovolující osový posuv. Kroutící moment přenáší kolík, který je v hřídeli pevně uložen, v trubce volně. Obr. 4. Axiální trubková spojka 3.2.2 Radiální spojka s křížovým kotoučem (Oldhamova) Tato spojka se používá pro spojování hřídelů s malým přesazením os při zachování jejich rovnoběžnosti. Může být použita také jako spojka dilatační. Je tvořena hnací a hnanou částí, které bývají zpravidla stejné a za středního křížového kusu, který do nich zapadá svými vybráními nebo výstupky. Obr. 5. Oldhamova spojka - 12 -
3.3 Pružné spojky Spojujícím členem hnací a hnané části spojky je jeden nebo více pružných článků. Materiálem pružných členů je kov, pryž, kůže nebo plasty. Pružné spojky změkčují rázy tím, že částečně pohlcují energii rázu pružnými články a mění ji převážně v tepelnou energii, částečně v pružných článcích v deformační práci. Pružné spojky mají tyto vlastnosti: - tlumí rázy kroutícího momentu - mění kritické otáčky převodového mechanismu - chrání mechanismus před resonančními torzními kmity, vznikajícími nerovnoměrností kroutícího momentu - nevyžadují souosost spojovaných hřídelů, vyrovnávají jejich vzájemné osové posuny i úhlové výchylky Uvedené vlastnosti pružných spojek způsobují pružiny namáhané podle konstrukce spojky na tah, tlak, smyk nebo kroucení. Kovové i nekovové pružiny mohou mít různé geometrické tvary a uspořádání ve spojce. Podle druhu materiálu, tvaru a uspořádání pružin je možno vytvořit mnoho typů spojek. 3.3.1 Pružné spojky s kovovými členy Jsou to spojky, kde spojujícími členy mohou být: - šroubovité pružiny - listové pružiny - ocelová pouzdra - ocelové jehly 3.3.2 Pružné spojky s nekovovými členy Spojující členy jsou z nekovových materiálů: pryž, kůže, plasty, provedené jako čepy, duté čepy, hranoly, obruče. Pryž je výborným spojujícím členem spojky. Dává výhodnou - 13 -
zakřivenou charakteristiku spojky. Pryž má značné vnitřní tření mezi jednotlivými krystaly, nesleduje Hookův zákon, čímž je dána značná tlumící schopnost spojky. 3.3.2.1 Obručová spojka (Periflex) U této spojky tvoří pružný článek pryžová obruč s tkaninovou vložkou. Podle velikosti spojky a podle provozních podmínek je možná úhlová výchylka hřídelů až 4, radiální vyosení až 4 mm a axiální posuv až 8 mm. Tyto přípustné odchylky jsou vázány na počet otáček. S ohledem na přetvárnou práci obruče jsou při nižších otáčkách přípustné vyšší výchylky a naopak. Spojky s pryžovou obručí se hodí k vyrovnání radiální úchylky hřídelů. Je-li soustrojí namontováno na společnou základovou desku, není třeba její přesné opracování. Jsou-li stroje namontovány na samostatné základy, není jejich správná funkce ohrožená případným dodatečným sedáním základů. Obr. 6. Obručová spojka - 14 -
4. Mechanicky ovládané spojky Dělí se na: - Výsuvné - mechanicky řazené - hydraulicky řazené - pneumaticky řazené - elektricky řazené - Pojistné - Rozběhové - Volnoběžné 4.1 Výsuvné spojky Výsuvné spojky umožňují spojení nebo rozpojení hnacího a hnaného hřídele za klidu nebo za provozu. Rozdělují se na zubové a třecí. U zubových spojek se přenáší kroutící moment ozubením na čelní nebo válcové ploše, u třecích spojek třecími silami, které vznikají mezi činnými plochami spojky. Zubové spojky se zapínají za klidu nebo při malém rozdílu otáček hnacího a hnaného hřídele. Třecími spojkami se dosahuje pozvolného a plynulého rozběhu při jakémkoliv rozdílu otáček hnacího a hnaného hřídele. Třecí spojka může být konstruována také jako pojistná, protože má tu vlastnost, že při přetížení mohou třecí plochy prokluzovat. Na výsuvné spojky se kladou tyto požadavky: - rychlé a snadné zapnutí i vypnutí spojky - spolehlivé spojení po zapnutí - malé opotřebení a zahřívání spojky i při častém zapínání - malé rozměry spojky pro daný kroutící moment - bezrázové zapínání - 15 -
Záleží pak na konstrukci a provedení spojky, jak jsou tyto požadavky jednotlivě plněny. K zapínání a vypínání slouží ovládací zařízení. Tato zařízení mohou být mechanická, pneumatická, elektrohydraulická a elektromagnetická. Volba druhu ovládání je závislá na požadavcích kladených na spojku, tj. na velikosti přenášeného výkonu, na počtu ovládání za časovou jednotku, na umístění ovládacího ústrojí apod. Spojení ovládacího zařízení s přesuvnou částí spojky je provedeno zpravidla pákou, výjimečně pákovým systémem spolu s přesouvacím kroužkem nebo kluznými kameny. Pro uchycení kroužku je pohyblivá část spojky opatřena nákružkem nebo drážkou. 4.1.1 Spojky mechanicky řazené Spojka se zapíná a vypíná ovládacím zařízením spojky, mechanismem složeným z přesouvacího kroužku zasazeného do drážky nebo na rybinu výsuvné části spojky a z pákového mechanismu. Přesouvací kroužek je zpravidla dvoudílný spojený šrouby. Do kroužku jsou zašroubovány dva čepy, které zapadají do ok přesouvací páky. Přesouvací kroužek je vydatně mazán. Je opatřen otvorem se závitem pro maznici. Aby se mazivo rozdělilo po celé třecí ploše, bývá často v čelních plochách přesouvacího kroužku mazací drážka. Při malých přesouvacích silách se nahrazuje přesouvací kroužek kluznými kameny, nejčastěji z bronzu, oceli nebo plastů. Je možné nahradit kluzné kameny valivými ložisky, čímž se sníží ztráty třením. Přímé ruční ovládání pákovým převodem se použije při malých a středních silách. Síla na rukojeti je v mezích 60 200 N. Aby nemohlo nastat samovolné vypnutí nebo zapnutí spojky, páka se v krajních polohách zajišťuje. Při větších silách se vkládají do převodu další mechanismy, jako např. ozubený segment s pastorkem, ozubená tyč s pastorkem nebo pohybový šroub s maticí. Obr. 7. Výsuvná část spojky: a) s vybráním b) s nákružkem a) b) - 16 -
Obr. 8. Přesouvací páky: a) jednoramenná b) dvouramenná Obr. 9. Přesouvací kroužek 4.1.2 Spojky hydraulicky řazené Provedení spojky je stejné jako u výsuvných spojek mechanicky řazených. Ovládání spojky je hydraulické, tlakovým olejem. Patří do skupiny spojek dálkově ovládaných. Výhodou je plynulý záběr změnou tlaku oleje, nevýhodou ztráta oleje netěsností. Vzhledem k tomu, že tlakový olej je k dispozici u většiny zařízení, je hydraulické ovládání často používané. Při modernizaci hydraulického ovládání spojek se uplatňuje elektrohydraulický zdvihací přístroj, zvaný eldro, používaný ve stavbě zdvihadel, těžních strojů apod. 1- tlakový válec 2- píst s pístními kroužky 3- dvouramenná páka 4- stavěcí šrouby Obr. 10. Hydraulické ovládání spojky - 17 -
4.1.3 Spojky pneumaticky řazené Ovládání se skládá z tlakového válce a pístu s těsnícími kroužky podobně jako u ovládání hydraulického. Pneumatické ovládání se nepoužívá tak často jako hydraulické. Průmyslový vzduch bývá vlhký a má korozní účinky, kromě toho tlak vzduchu v potrubí kolísá v širokých mezích. Je nutné instalovat vlastní kompresor. Další nevýhodou jsou ztráty netěsností ucpávkou tlakového válce. Výhodnější je použít dvoudílného válce; mezi oba díly je vložena pryžová membrána. Celek je sešroubován. Membrána plní funkci pístu. Není nutná ucpávka a netěsnost se odstraní. U spojek, které jsou ovládány přímo pneumaticky, se vzduch vhání otvorem v ose hřídele mezi víko válce a píst. Píst uvádí v činnost spojující člen mezi hnací a hnanou část spojky. Spojka se rozpojí přerušením dodávky tlakového vzduchu a vrácením pístu do původní polohy (např. šroubovitými pružinami). 1- válec 2- píst 3- těsnící kroužek 4- přívod tlakového vzduchu 5- pružina Obr. 11. Pneumatické řazení spojky 4.1.4 Spojky elektricky řazené Ideální poháněcí prvky pro stroje ovládané tlačítky, pro stroje ovládané z několika míst a pro stroje automaticky řízené. Jsou vhodné pro mechanizaci a automatizaci výrobních obráběcích linek, balících a potravinářských strojů a v textilním průmyslu. K ovládání pomocných zařízení spojek je možné použít jednofázový střídavý proud, k jejich funkci (buzení elektromagnetu) se používá výhradně stejnosměrného proudu 24V a 220V. - 18 -
4.1.5 Zubové spojky Zubová spojka se skládá ze dvou základních částí, a to části pevné a posuvné. Obě poloviny mají buď na čelní nebo válcové ploše vhodné ozubení. Jsou velmi citlivé na přesazení os a úhlové výchylky, vyžadují dodržení souososti spojovacích hřídelů. Pracují bez prokluzu, takže zaručují při spojení stálý převodový poměr, mají malé rozměry, jejich výroba je poměrně jednoduchá a při vypnutí nemají žádný zbytkový moment. Nelze je však zapínat při větším rozdílu obvodových rychlostí hnací a hnané části než asi 0,8 m s -1 (podle tvaru zubů), při zapínání za chodu vznikají rázy. 4.1.5.1 Čelní zubová spojka Běžná čelní zubová spojka se skládá z hnací a hnané části, které mají na čelních plochách vytvořeny zuby. Hnaná část má delší náboj s drážkou pro přesouvací kroužek nebo kluzné kameny. Obr. 12. Čelní zubová spojka Spojku lze zapínat buď v klidu, nebo při velmi malém rozdílu obvodových rychlostí. Spojka se vyrábí nejčastěji z litiny, její hlavní rozměry se volí podle průměru hřídele. 4.1.6 Třecí spojky Třecí spojky umožňují spojení i odpojení hřídelů za provozu i při plném zatížení. Dociluje se jimi pozvolného a plynulého rozběhu hnaného stroje, umožňují reverzaci chodu a mohou se využít i jako spojky pojistné. Jejich nevýhodou je opotřebení třecích ploch a zahřívání v důsledku třecí práce. - 19 -
Při rozběhu spojky dochází ke ztrátám třením. Rozběhové poměry budou záviset především na charakteristice hnacího a hnaného stroje, ale také na průběhu přítlačné síly. Hnaný hřídel může být přitom nezatížen (rozběh naprázdno), nebo se spojka rozbíhá při zatíženém hnaném hřídeli. Třecí spojky je možno rozdělovat podle různých hledisek. Nejčastější je rozdělení podle tvaru třecích ploch na spojky s třecími plochami: - čelními - válcovými - kuželovými U všech typů třecích spojek se má dodržovat konstrukční zásada, že se na hnanou stranu umísťuje polovina spojky s větším momentem setrvačnosti, aby při zapnutí motoru byly urychlovány co nejmenší hmoty. 4.1.6.1 Třecí spojka kotoučová Přenáší kroutící moment pouze třením mezi hnacím a hnaným kotoučem. Jedná se o spojku se silovým stykem. Při zapojování mají vlivem prokluzu pozvolný a plynulý záběr. Používá se u motorových vozidel. Přítlačná síla na třecí kotouč může být vyvolána několika šroubovými válcovými pružinami problém se seřízením vypínacích dvouramenných pák do jedné roviny (má vliv na životnost axiálního kuličkového vypínacího ložiska), nebo centrální talířovou pružinou. 1- setrvačník klikového hřídele 2- třecí kotouč spojky (přinýtované nebo lepené obložení) 3- přítlačný kotouč 4- přítlačné pružiny 5- vypínací páky 6- vypínací ložisko Obr. 13. Kotoučová třecí spojka - 20 -
4.1.6.2 Lamelová spojka Má na vnitřním povrchu pláště spojeného s hnacím hřídelem drážky, v nichž se mohou volně posunovat hnací lamely. Lamely jsou na sebe v axiálním směru přitlačovány dvouramennou pákou - spojení se silovým stykem. Aby se lamely při záběru neslepily, mají různě upravené zářezy, nebo se rovinné lamely nahradí zprohýbanými popřípadě se vkládají mezi dvě vnitřní lamely pružiny. Lamely bývají ocelové, pak spojka pracuje s olejovou náplní nebo otvory v lamelách se plní grafitovou náplní, která zabraňuje zadření. U spojek suchých musí být vystřídána ocelové lamely lamelami s třecím obložením. Opotřebení lamel se vymezuje maticí. 1- hnací polovina spojky 2- vnější lamely 3- hnaná polovina spojky 4- vnitřní lamely 5- zadní přítlačný kotouč 6- přední přítlačný kotouč 7- matice nastavení přítlačného kotouče 8- přítlačné páky lamel (3 po 120 0 ) 9- zajišťovací kolík (poloha kotouče 6) Obr. 14. Lamelová spojka 4.2 Pojistné spojky Při přetížení strojů, ke kterému někdy dochází, jsou součásti značně namáhané, takže může nastat trvalá deformace nebo i jejich porušení, popř. spálení vinutí motoru. Aby se tomu zabránilo, zařazují se do mechanizmů spojky pojistné. Ty nejsou schopny přenášet zvýšený kroutící moment při přetížení a dojde k porušení spojovacího členu, nebo k vzájemnému prokluzu hnací a hnané části pojistné spojky. Pojistné spojky se dělí na spojky se střižnými kolíky, na automatické spojky zubové, kuličkové a třecí. - 21 -
4.2.1 Pojistná spojka se střižnými kolíky Při nežádoucím zvýšení M K se přestřihne kolík, který spojuje obě části spojky. Kolíky jsou ocelové, málokdy litinové. Jsou vsazeny do kalených pouzder zabránění otlačení materiálu. Při přestřižení se nahradí novými. Nevýhodou jsou ztrátové časy při výměně kolíků. Pro přenos i velkých M K. Obr. 15. Pojistná spojka se střižnými kolíky 4.2.2 Prokluzovací lamelová spojka Je konstruována jako třecí spojka se silovým stykem. Při překročení M K začne prokluzovat. Třecí plochy jsou mazány olejem. Hřídele musí být souosé. Používá se u strojů, kde se předpokládá časté, krátkodobé přetížení. Velikost maximálního M K lze seřídit stavěcími šrouby pružin. 1- hnací část s drážkováním po obvodě (vnitřní lamely) 2- hnaná část s vnitřním drážkováním (vnější lamely) 3- lamely 4- přítlačný kotouč 5- přítlačná pružina 6- seřizovací šroub Obr. 16. Prokluzovací lamelová spojka - 22 -
4.2.3 Pojistná spojka kuličková Pojistné spojky kuličkové jsou vhodné pro přenos malých a středních kroutících momentů. Jejich nejčastější použití je v konstrukci pohonů obráběcích strojů. Spojku je možno konstruovat jako axiální a radiální. U axiálního uspořádání tvoří sedlo kuliček kuželová plocha, u radiálního provedení sedí kuličky na hraně válcového otvoru o něco menšího průměru, než je průměr kuličky. S ohledem na přenášený kroutící moment je vhodné umísťovat kuličky na větších roztečných průměrech. Sedla, na které kuličky dosedají, jsou cementována a kalena nebo povrchově kalena. Velikost spojky se volí podle přenášeného kroutícího momentu, navržená spojka se kontroluje. Obr. 17. Pojistná spojka kuličková 4.3 Rozběhové spojky Rozběhové spojky jsou spojky s automatickým zapínáním. Pracují na principu zapínání odstředivou silou. Umožňují nezatížený rozběh těch hnacích strojů, jejichž kroutící moment se mění v závislosti na otáčkách, např. elektromotorů s kotvou nakrátko, spalovacích motorů apod. Rozběhová spojka má umožnit rozběh těchto strojů do určitých otáček bez zatížení. Kdyby se takový hnací stroj spojil se strojem hnaným již při nízkých otáčkách, nebo dokonce při otáčkách nulových (např. pevnou spojkou), musel by být dimenzován na rozběhový moment a při provozních otáčkách by pracoval nevyužit. Pro pohon různých strojů a zatížení se stále častěji používá elektromotoru s kotvou nakrátko, protože má řadu výrobních i provozních výhod. Při zapnutí tohoto motoru však vzniká proudový náraz, a proto předpisy připouštějí přímé zapojení motoru na síť pouze do výkonu 3 kw. Dle charakteristiky tohoto motoru dosahuje hodnota záběrového proudu nejméně šestinásobku proudu zatíženého motoru při jmenovitých otáčkách. Zvýšení záběrového proudu se nelze vyhnout, lze však zkrátit dobu jeho trvání a tím podstatně - 23 -
omezit jeho vliv v síti. Předpisy připouštějí, aby záběrový proud trvající kratší dobu než 0,2 s nebyl uvažován jako proudový náraz. Takový stav, kdy rozběh motoru netrvá déle než 0,2 s, nastává, jestliže se motor rozbíhá bez zatížení. Pak lze přímo na síť zapojit i motory s větším výkonem než 3 kw. Zařízení, která umožňují rozběh motoru naprázdno do plných nebo téměř plných provozních otáček jsou právě automatické rozběhové spojky. Rozběhové spojky je možno rozdělit do tří skupin, a to na: - spojky se záběrem neřízeným - spojky se záběrem řízeným pružinami - spojky se záběrem zpožděným 4.3.1 Rozběhové spojky s neřízeným záběrem Mezi rozběhové spojky s neřízeným záběrem patří ty spojky, u nichž se unáší třecí kotouč spojený s hnanou částí ihned po rozběhu hnací části. Do této skupiny patří např. spojka Centri, Metalluk, spojka s vlečnými čelistmi volnými, posuvnými a spojka hydrodynamická. 4.3.1.1 Spojka Centri Tato spojka se skládá z hnací poloviny tvořené nábojem a dvojdílnou žebrovanou spojkovou skříní, a z hnané části tvořené trojdílným nábojem, na kterém je upevněn rotor, po obvodě zvlněný. Vnitřní prostor spojky je zčásti vyplněn směsí ocelového prachu a grafitu. Náplň spojky je při rozběhu spojky nejprve zvířena v prostoru skříně, s přibývajícími otáčkami vytvoří vlivem odstředivé síly na vnitřním obvodě hnací části prstenec, kterým je zvlněný rotor postupně unášen. Při plných otáčkách dojde k bezeskluzovému spojení obou částí. Při překročení maximálního kroutícího momentu se souvislý prstenec rozruší a spojka prokluzuje. Velikostí náplně, která se do vnitřního prostoru spojky sype otvorem uzavřeným zátkou, se ovlivňuje doba rozběhu spojky. Spojky Centri se vyznačuje měkkým plynulým rozběhem i při urychlování velkých setrvačných hmot. Pracuje také jako spojka pojistná. Prokluzuje při kroutícím momentu asi o 20 % větším, než je moment nominální. - 24 -
4.3.1.2 Spojka Metalluk U spojky Metalluk, jinak taky uváděné jako spojka s náplní ocelových kuliček, je hnací částí několikakřídlové kolo a hnanou částí řemenice s uzavřenými čepy, uloženými otočně na náboji hnací části. Spojka má náplň ocelových kuliček, promíšených grafitem. Při rozběhu hnací části jsou kuličky přitlačeny odstředivou silou na obvod třecího bubnu, před křídly se vytvoří z kuliček klíny, kterými je hnaná část postupně unášena. Při dosažení jmenovitých otáček dojde k bezeskluzovému spojení. Při přetížení se chová podobně jako spojka Centri. 4.3.1.3 Spojka s vlečnými volnými čelistmi Ve vybráních hnací části této spojky jsou volně uloženy odstředivé třecí segmenty, které zabírají s třecím kotoučem. Spojka je výrobně velmi jednoduchá a má vyhovující vlastnosti. Obr. 18. Spojka s vlečnými volnými čelistmi 1- hnací část 2- třecí segmenty 3- třecí kotouč s nábojem (hnaná část) - 25 -
4.3.2 Rozběhová spojka s řízeným záběrem Je obdobou rozběhové spojky s neřízeným záběrem, má jen čtyři vlečné, třecí segmenty, vedené ve vybráních. Ve výřezech hnací části jsou uloženy čtyři ploché pružiny, které procházejí vlečnými, třecími segmenty Obr. 19. Rozběhová spojka s řízeným záběrem 4.4 Volnoběžné spojky Volnoběžné spojky spojují hnací a hnaný hřídel pouze při otáčení v jednom smyslu. Přeruší-li se hnací moment a hnaná část začne předbíhat, spojka se samočinně rozpojí. Volnoběžky se dělí na axiální a radiální. 4.4.1 Volnoběžné axiální spojky Axiální volnoběžky se hodí pro přenos jen nízkých kroutících momentů. Hnacím elementem je šroub s pohybovým závitem a matice s čelní nebo kuželovou třecí plochou. Při otáčení šroubu v jednom smyslu dojde k posunu matice ke hnané části a ke styku obou částí na třecích plochách, při otáčení v opačném smyslu dojde k rozpojení spojky. - 26 -
4.4.2 Volnoběžné radiální spojky Radiálních volnoběžných spojek se používá mnohem více než spojek axiálních. Konstruují se pro přenos malých i středních kroutících momentů. Vyrábějí se ve dvou základních konstrukčních úpravách, a to s vybráním pro svěrné válečky ve vnitřní části volnoběhu, nebo ve vnější části volnoběhu. Obr. 20. Volnoběžná kuličková spojka - 27 -
Závěr Úkolem této práce bylo provést základní rozdělení hřídelových spojek, popsat konstrukci, funkci, použití a způsoby ovládání. Důležitější částí práce jsou však modely jednotlivých spojek, kde vidíme, z jakých součástí se spojka skládá. Prezentace těchto modelů nám také usnadní pochopení principu, na kterém spojky fungují. Práci jsem věnoval poměrně dost času a pokud bych ji měl zhodnotit, tak jsem s ní spokojen. Určitě je pro mě přínosem, protože s programem Autodesk Inventor se v budoucnu ještě setkám. - 28 -
Seznam použité literatury a zdrojů informací: Seznam publikací: [1] Ing. Rudolf Kříž a kolektiv - Stavba a provoz strojů I., Nakladatelství technické literatury, Praha 1977 [2] Petr Fořt a Jaroslav Kletečka - Autodesk Inventor 6, Nakladatelství Computer Press, Brno 2003 [3] Doc. Ing. Vladimír Mynář, CSc. a kolektiv Části strojů, Ostrava 1978 Jiné zdroje informací: [4] http://www.kks.zcu.cz/podklady/prirucka/cadis/mdoc/d/d4-29 -
Seznam obrázků: Obr. 1. Pracovní plocha pro modelování součásti...8 Obr. 2. Schéma spojky...9 Obr. 3. Trubková spojka...12 Obr. 4. Axiální trubková spojka...13 Obr. 5. Oldhamova spojka...13 Obr. 6. Obručová spojka...15 Obr. 7. Výsuvná část spojky...17 Obr. 8. Přesouvací páky...18 Obr. 9. Přesouvací kroužek...18 Obr. 10. Hydraulické ovládání spojky...18 Obr. 11. Pneumatické řazení spojky...19 Obr. 12. Čelní zubová spojka...20 Obr. 13. Kotoučová třecí spojka...21 Obr. 14. Lamelová spojka...22 Obr. 15. Pojistná spojka se střižnými kolíky...23 Obr. 16. Prokluzovací lamelová spojka...23 Obr. 17. Pojistná spojka kuličková...24 Obr. 18. Spojka s vlečnými volnými čelistmi...26 Obr. 19. Rozběhová spojka s řízeným záběrem...27 Obr. 20. Volnoběžná kuličková spojka...28-30 -
Seznam použitého softwaru: [1] Autodesk Inventor 5 [2] Microsoft Word 2000 [3] Zoner Photo Studio 8-31 -
Poděkování Rád bych poděkoval Ing. Lence Příborské, která je vedoucí mé maturitní práce a se kterou jsem tuto práci konzultoval. Při všech mých problémech mi vyšla vstříc a poskytla mi vhodnou literaturu a jiné studijní materiály, ze kterých jsem mohl čerpat. - 32 -
Přílohy: [1] Pojistná spojka se střižnými kolíky [2] Rozběhová spojka s vlečnými volnými čelistmi [3] Volnoběžná kuličková spojka [4] CD s modely jednotlivých druhů spojek [5] Výkresy sestav a výrobní výkresy spojek - 33 -
Příloha 1-34 -
Příloha 2-35 -
Příloha 3-36 -