Katedra konstruování strojů Fakulta strojní Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1 Podklady k přednáškám část B Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. a kol. Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
PRO ÚPLNOST Kapitola B K INFORMACI POTŘEBNÉ DŮLEŽITÉ SPOJE 1. SPOJE ZÁKLADNÍ POZNATKY. SPOJE S VYUŽITÍM TVARU 3. SPOJE S VYUŽITÍM TŘENÍ 4. SPOJE S VYUŽITÍM MATERIÁLU 5. SPOJE S VYUŽITÍM PŘEDEPJATÝCH ELEMENTŮ S. Hosnedl
. SPOJE S VYUŽ. TVAROVÝCH ELEMENTŮ PRO PŘENOS ZATÍŽENÍ.1 Spoje čepy (čepové spoje) (znakové konstrukční vlastnosti konstrukční znaky ).1.1. Charakteristika Dobře rozebíratelná spojení pomocí válcového čepu vloženého s hybným uložením do otvorů ve spojených částech, takže jsou spojované části TS otočně pohyblivé okolo osy čepu. Poznámka: - Pozor, z pracovního (funkčního) hlediska je třeba rozlišit uvedené otočné spojení čepem od (otočného) uložení s čepem, které bude vysvětleno v následující..1.. Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti) TYPICKÉ PROVEDENÍ DŮLEŽITÉ S. Hosnedl 3
TVARY Normalizované čepy A) bez hlavy a) bez děr (ČSN EN 340) K INFORMACI b) s dírami pro závlačky (ČSN EN 340) B) s hlavou a) bez děr (ČSN EN 341) b) s dírou pro závlačku (ČSN EN 341) S. Hosnedl 4
Nenormalizované čepy Příklady: K INFORMACI ROZMĚRY, TOLERANCE A ULOŽENÍ Rozměry Normalizované čepy podle příslušné ČSN: ød : 1 00 mm l : v přiřazených řadách Tolerance a uložení Obvykle H11/h11 (příp. H10/h8 nebo H8/f8) Materiály Normalizované čepy : oceli tř. 11 100 (11 103, 11 110) 11 300 (11 341, 11 373) 11 400 (11 43) Nenormalizované čepy : oceli tř. 11 500 11 600 S. Hosnedl 5
Poznámky: POTŘEBNÉ Orientační statické pevnostní hodnoty (pro dynamické namáhání ~ x 1 / ): Material čepu např.: 11 373 11 500 σ pt (z označení) 370 MPa 500 MPa σ kt (0,6 0,8). σ pt 0 MPa (x 0,6) 300 MPa (x 0,6) σ D σ kt (1,5 ),5 90 ( 150) MPa 10 ( 00) MPa τ D 0,6. σ D 50 ( 90) MPa 80 ( 10) MPa p D 0,6 0,8 σ D 65 ( 105) MPa (x0,7) 85 ( 140) MPa (x0,7) p Dv ( π 4 ). p D 0,8. p D vliv válcového uložení p Dv poh, zat 0,. p D vliv pohybu 50 ( 80) MPa 65 ( 110) MPa 13 ( 1) MPa 17 ( 8) MPa mater. spoj. částí např.: 4 45 (šedá litina) 11 373 p Dv ( π 4 ). p D 0,8. p D 8 ( 34) MPa 50 ( 85) MPa p Dv poh, zat 0,. p D 7 MPa 13 ( 1) MPa Pro šedou litinu (např. 445): σ D σ Pt 4 5 = 50 4 5 (50 60) MPa Pozor, pro dovolené měrné tlaky ve spoji p Dsp = p Dmin (tzn. je vždy rozhodující p D méně kvalitního materiálu ve dvojicích čep - spojovaná část!) Ve spojích s pohybem při zatížení musí mít čep a spojované části rozdílné tvrdosti povrchu (pro snížení nebezpečí zadírání). S. Hosnedl 6
.1.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) POTŘEBNÉ UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI Provoz, údržba, opravy Přenos sil kolmých na osu čepu při možnosti natáčení spojených částí (jako klouby). Vůle ve spoji jsou na závadu při dynamickém zatěžování. Při provozu vyžaduje spoj mazání (pokud není opatřen samomazným pouzdrem ap.). Rozebíratelnost závisí na způsobu axiálního zajištění čepu, většinou jednoduchá. Spolehlivost proti uvolnění rovněž závisí na způsobu axiálního zajištění čepu, většinou vysoká. Spolehlivost proti poruše je dána spíše přilehlými zónami (partiemi) spojovaných částí, než samotným čepem. Výroba, montáž Velmi jednoduchá výroba, konstrukční úpravy spojovaných částí jsou jednoduché (zarovnání čel a vystružení), čepy i prvky pro zajištění polohy čepu se většinou nakupují jako normalizované díly (komponenty), výroba nenormalizovaných čepů je rovněž (obecně) jednoduchá. ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Rychlost procesů Velmi rychlý návrh, výroba (a nákup), montáž i demontáž. S. Hosnedl 7
NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI Hospodárnost procesů Levný spoj. Provozní náklady dány pouze nároky na mazání. Náklady na demontáž minimální. DŮLEŽITÉ.1.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) MASTER STAVEBNÍ STRUKTURY (pro typické provedení) S. Hosnedl 8
ÚNOSNOST A PEVNOST DŮLEŽITÉ Ohyb čepu (zjednodušení pro větší bezpečnost) v řezu 1 jako u nosníku na dvou podporách: σ 01 = M 01 W 01 = F l ohyb π d c 3 3 = 8 F l ohyb π d c 3 σ D F π d c 3 σ D 8 l ohyb ; l ohyb π d c 3 σ D 8 F ; d č 3 8 F l ohyb π σ D l I F II F F l ohyb l Smyk čepu (jen pro krátké tlusté čepy bez axiální vůle ve vidlici) v řezech jako pro čistý smyk v soumezných plochách: τ = F S = F π d c 3 4 = l 1 F π d c 3 τ D I F II F F τ D π d3 c F ; d c 3 F π τ D S. Hosnedl 9
Měrný tlak ve styku čepu a spojovaných částí DŮLEŽITÉ v plochách I a II jako na (obdélníkové) průměty válcových povrchů I p I = F I = S F l 1 d č p Dv Poznámky: Při návrhu spoje obvykle : F (max) = c dyn F materiál, rozměry Při hodnocení spoje obvykle: bezpečnost F (max), materiál, rozměry Orientačně lze uvažovat c dyn = { 1, } kde: F (max) max.. (výpočtové) provozní zatížení c dyn F dynamický (provozní) součinitel zatížení statické (ustálené) provozní zatížení I F II F F II p = F l 1 d č l 1 d č p Dv II F = II S F d č p Dv F l 1 p Dv F l d č p Dv F l d č p Dv l d č F d č p Dv F l p Dv S. Hosnedl 10 10
MONTÁŽ, PROVOZ A DEMONTÁŽ Zajištění polohy čepu (proti osovému posunutí) hlavou čepu a), b) opěrnými kroužky (podložkou) a závlačkou c) pružnými poj. kroužky (vnějšími i vnitřními) e), f) příložkou se šrouby g) stavěcími kroužky se závlačkou nebo kolíkem stavěcím šroubem kolíkem (příčným nebo tečným) Příklady pružných pojistných kroužků (vnějších i vnitřních): K INFORMACI S. Hosnedl S. Hosnedl 11
. Spoje kolíky (kolíkové spoje)..1. Charakteristika (konstrukční znakové vlastnosti - konstrukční znaky) Pevná (tj. nepohyblivá) rozebíratelná spojení pomocí (válcových nebo kuželových) kolíků vložených těsně do (příčných) otvorů ve spojovaných částech nebo do (podélných) otvorů mezi spojovanými částmi. Poznámky: Spoje kolíky se většinou používají v kombinaci s jinými druhy spojů (příp. uložení) tak, aby bylo optimálně docíleno požadovaných vlastností výsledného spoje. Vzhledem k tomu, že přilehlé zóny (partie) částí strojů spojovaných kolíky (jakož i kombinace s jinými druhy spojů) bývají pro charakter své stavební struktury obtížně deformačně řešitelné, je žádoucí umísťovat tyto spoje tak, aby jejich zatížení bylo staticky určité (nebo alespoň řešitelné za přijatelného zjednodušení).... Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti) TYPICKÁ PROVEDENÍ A) Pro zajištění polohy (hlavní funkce) DŮLEŽITÉ S. Hosnedl 1
b) Pro přenos zatížení (hlavní funkce) DŮLEŽITÉ Poznámka: I M t = II M t = M I t F a = II F a = F a Označení znamená (rovnoměrné) působení po obvodu (takto označováno i dále). F a = F a = F a I M t = II M t = M t S. Hosnedl 13
PRO ÚPLNOST TVARY Normalizované kolíky válcové (hladké) válcové nezakalené (standardní) (ČSN EN 338+AC) a) válcové kalené (ČSN EN 8734) b) válcové s konci k roznýtování (ČSN 0 140) c) válcové pružné s mezerou (ČSN EN 875) d) válcové s vnitřním závitem kalené (ČSN EN 8735) e) válcové s vnitřním závitem nezakalené (ČSN EN 8733) e) S. Hosnedl 14
PRO ÚPLNOST kuželové (hladké) (kuželovitost 1 : 50) kuželové nezakalené (standardní) (ČSN EN 339) a) kuželové s vnějším závitem nezakalené (ČSN EN 8737) b) kuželové s vnitřním závitem nezakalené (ČSN EN 8736) c) kuželové s hlavou (ČSN 0 157) d) S. Hosnedl 15
PRO ÚPLNOST rýhované bez hlavy a) c), s hlavou (označené jako hřeby d) f) s vodicím čepem (ČSN EN 8739) a) se sražením (ČSN EN 8740) s rýhováním ve střední třetině délky (ČSN EN 874) b) s rýhováním uprostřed na polovině délky (ČSN EN 8743) kuželově rýhované (ČSN EN 8744) kuželově rýhované s rýhováním od poloviny délky (ČSN EN 8741) c) kuželově rýhované s rýhováním do poloviny délky (ČSN EN 8745) rýhované hřeby s půlkulovou hlavou (ČSN EN 8746) d) rýhované hřeby se zápustnou hlavou (ČSN EN 8747) e) šroubové hřeby (ČSN 0 195) f) S. Hosnedl 16
PRO ÚPLNOST ROZMĚRY, TOLERANCE A ULOŽENÍ Rozměry Podle příslušné ČSN ød: (0,6 50) mm l : v přiřazených řadách Tolerance a uložení Válcové hladké obvykle: H7/n6 (k roznýtování H11/h11) Materiály Válcové a kuželové kolíky : oceli tř. 11100 (11107, 11109) 11300 (1133, 11373) 11400 (1143) 11600 Válcové pružné a kalené kolíky : oceli tř. 11700 Válcové kalené kolíky : oceli tř. 19400 (1941) S. Hosnedl 17
POTŘEBNÉ Poznámky: Orientační pevnostní hodnoty: Hodnoty lze odvodit jako u spojení s čepy, pouze dovolené hodnoty měrných tlaků (na průměty válcových ploch) není nutné snižovat (vzhledem k těsnému nepohyblivému styku) součinitelem π / 4 0,8 pro běžná válcová uložení (hodnoty mohou být tudíž až o 5 % vyšší, tj. shodné s hodnotami pro ploché styky viz. spoje s pery). Pozor, vždy rovněž rozhoduje p D méně kvalitního materiálu ve dvojicích kolík - spojovaná část...3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI Provoz, údržba, opravy Přenos sil kolmých na osu kolíku s cílem: - zajištění vzájemné polohy spojených částí - přenosu příslušného zatížení mezi spojovanými částmi Jedna z funkcí je obvykle hlavní (viz. TYPICKÁ PROVEDENÍ SPOJE), mohou však být i rovnocenné. Kuželové a rýhované kolíky jsou vhodné pro bezvůlové spojení (rýhované však jen pro min. zatížení). S. Hosnedl 18
POTŘEBNÉ Kolíky pro zajištění polohy se umisťují co nejdále od sebe, ale tak, aby při opětovné montáži nedovolily chybné spojení (např. pootočením spoj. částí, apod.). Rozebíratelnost a spolehlivost proti uvolnění je nutno zajistit vhodnou volbou kolíku a konstrukcí spoje. Spolehlivost spoje proti poruše (zejm. při dynam. namáhání) je ovlivňována především přilehlými zónami (partiemi) spojovaných částí, v nichž mají díry pro kolík nepříznivé vrubové účinky. Výroba, montáž Velmi jednoduchá výroba (prakticky jedině vrtání a vystružení při montáži), kolíky se téměř výhradně nakupují. Při montáži nutné pojistit proti uvolnění podle typu kolíku (kuželové a rýhované např. "zaražením" apod.). ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Rychlost procesů Velmi rychlý návrh, výroba (a nákup) i montáž. Rychlost demontáže je značně závislá na konstrukčním provedení spoje. S. Hosnedl 19
NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI POTŘEBNÉ Hospodárnost procesů Levný spoj. Provozní náklady nulové. Náklady na demontáž minimální. S. Hosnedl 0
..4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) MASTER STAVEBNÍ STRUKTURY (pro typické provedení) A) S příčným kolíkem DŮLEŽITÉ I II M t = M t = M I t F1 = II F1 = F 1 I II M t = M t = M t S. Hosnedl 1
B) S podélným ( spárovým ) kolíkem DŮLEŽITÉ I II M t = M t = M t S. Hosnedl
ÚNOSNOST A PEVNOST (pro typické případy) DŮLEŽITÉ Poznámky: U spoje s více kolíky (příp. více zatíženými řezy jednoho kolíku) lze předpokládat rovnoměrné rozložení přenášeného zatížení vzhledem k současnému vrtání a vystružování děr pro kolíky při montáži a vzhledem k těsnému uložení kolíků (bez vůlí). Ohybové namáhání kolíků lze zanedbat vzhledem k těsnému uložení kolíků (které se blíží vetknutí). Kuželovitost kuželových kolíků (1 : 50) se zanedbává, uvažuje se ø d k = d (jm). Pozor, přilehlé průřezy spojovaných částí (hřídele, příp. i náboje) mohou být namáhány nejen od zatížení přenášeného spojem. Proto musí být jejich hodnocení provedeno při komplexním hodnocení těchto částí, nikoli při hodnocení spoje! S. Hosnedl 3
( A1 ) Spoj s (průchozím) příčným kolíkem mezi nábojem a hřídelem zatížený DŮLEŽITÉ axiální silou Fa (stavební struktura A a) ) Smyk kolíku V řezech 1 jako pro čistý smyk v soumezných plochách: 1 τ 1 = F 1 S 1 = F a n řez π d k 4 = 4 F a n řez π d k τ D F a π d k τ D n řez 4 1 osa hřídele d k 4 F a n řez π τ D kde: n řez =... počet (shodně) zatížených řezů IF 1 = II F1 = F 1 S. Hosnedl 4
Měrný tlak ve styku kolíku a spojovaných částí DŮLEŽITÉ v plochách I a II jako na (obdélníkové) průměty válcových povrchů: I p = F = I S F a d d k p D II II p = F = II S F a n pl D d l st d k = F a n pl D d d k p D l st I osa hřídele F a D D d d k p D n pl F a n pl d k p D + d ; ; d k F a n pl D d p D II I F = II F = F kde: n pl =... počet (shodně) zatížených ploch S. Hosnedl 5
( A ) Spoj s (průchozím) příčným kolíkem mezi nábojem a hřídelem zatížený DŮLEŽITÉ točivým momentem Mt (stavební struktura A a) ) Smyk kolíku V řezech 1 jako pro čistý smyk v soumezných plochách: 1 τ 1 = F 1 S 1 = M t d n řez π d k 4 = 8 M t n řez d π d k τ D M t π d k τd n řez d 8 1 d 8 M t τ D n řez π d k ; d k 8 M t τ D d π n řez I II M t = M t = M t kde: n řez =... počet (shodně) zatížených řezů kolíku S. Hosnedl 6
Měrný tlak ve styku kolíku a spojovaných částí DŮLEŽITÉ v plochách I a II jako na (obdélníkové) průměty válcových povrchů: I M t = I F a 1 I p max d k d 3 d I I Ip max I p max = IM t 1 d k d = 3 d I 6 F a d k d p D I F a 1 d k d 3 d II II M t = IIF b IIp stř d k D d D + d II II p max II p max II P stř = d k IIM t D d d k II F b D d D + d D + d I M t = II M t = M I t F = II F = F 4 IIF b II p max p D d k D d D+d S. Hosnedl 7
( C ) Spoj s příčným kolíkem mezi dvěma přírubami zatížený točivým momentem Mt DŮLEŽITÉ (stavební struktura A b) ) Smyk kolíku V řezu 1 jako pro čistý smyk v soumezných plochách: τ 1 = F 1 S 1 = M t D s π d k 4 = 8 M t D s π d k τ D I I II I 1 II M t D s π d k τ D D s 8 8 M t τ D π d k II d k 8 M t τ D π D s M t I = M t II = M t I F1 = II F1 = F 1 S. Hosnedl 8
Měrný tlak ve styku kolíku a spojovaných částí DŮLEŽITÉ v plochách I a II jako na (obdélníkový) průmět válcových povrchů: I l 1 l II I p = I F = I S M t D s l 1 d k = M t D s l 1 d k p D I p l st I II II p II p = II F = II S M t D s l d k = l st M t D s l d k p D M t I = M t II = M t I F = II F = F Poznámka: Zatížený kolík je v obou schématech zobrazen pro větší názornost v poloze před nákresnou. S. Hosnedl 9
( C ) Spoj s podélným kolíkem mezi nábojem a hřídelem zatížený točivým momentem Mt (stavební struktura B) DŮLEŽITÉ Smyk kolíku V řezu 1 jako pro čistý smyk v soumezných plochách: τ 1 = F 1 S 1 = M t D s l d k = M t D s l d k τ D M t τ D l d k D s l ; D s M t τ D D s d k ; d k M t τ D l d k M t τ D D s l styková délka: l st I II M t = M t = M I t F1 = II F1 = F 1 S. Hosnedl 30
Měrný tlak ve styku kolíku a spojovaných částí v plochách I a II jako na (obdélníkové) průměty polovin válcových povrchů: DŮLEŽITÉ I II p p = F S = M t D s l st d = k 4 M t D s l st d k p D M t l st d k p D D s D s 4 ; l st 4 M t l st d k p D ; d k 4 M t D s d k p D 4 M t l st D s p D styková délka: l st I II M t = M t = M I t F = II F = F S. Hosnedl 31
POTŘEBNÉ Poznámky: Pozor, ve všech příkladech výpočtu měrných tlaků bylo pro zjednodušení uvažováno, že stykové délky kolíku a spojovaných částí odpovídají rozměrům spoj. částí. Pokud by byla styková délka kratší, je nutné uvažovat s touto sníženou délkou l st! Při návrhu spoje obvykle : F (max) = c dyn F a/nebo M t(max) = c dyn M t materiál, rozměry,... Při hodnocení spoje obvykle: bezpečnost F (max) a/nebo M t(max), materiál, rozměry,... Orientačně lze uvažovat c dyn = { 1, } S. Hosnedl 3
.3 Spoje pery a klíny (spoje na pera a klíny).3.1. Charakteristika (konstrukční znaky-konstrukční znakové vlastnosti ) Jednoduše rozebíratelná spojení pomocí per, příp. klínů hranolového tvaru (u klínů se skosením na jedné z ploch) vložených do podélných vybrání nebo (výjimečně) příčných otvorů odpovídajícího tvaru ve spojovaných částech. Poznámky: - Spoje pery a klíny se používají téměř výhradně na válcové ploše. Dále bude proto uvažován pouze tento případ. - Spoje pery a klíny bývají většinou používány v kombinaci s jinými druhy spojů a uložení tak, aby bylo optimálně docíleno všech požadovaných vlastností výsledného spoje (vzájemná axiální poloha, souosost spojovaných částí apod.). - Vzhledem k tomu, že přilehlé zóny (partie) částí strojů spojovaných pery a klíny (jakož i kombinace s jinými druhy spojů) bývají pro charakter své stavební struktury obtížně deformačně řešitelné, je žádoucí umísťovat tyto spoje tak, aby jejich zatížení bylo staticky určité (nebo v krajním případě řešitelné za přijatelného zjednodušení). DŮLEŽITÉ S. Hosnedl 33
.3.. Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti) DŮLEŽITÉ TYPICKÁ PROVEDENÍ Spoje perem (včetně způsobů zajištění spoj. částí proti posuvu) S. Hosnedl 34
Spoje podélnými klíny (úkos na horní ploše klínu 1:100) DŮLEŽITÉ S. Hosnedl 35
PRO ÚPLNOST Spoje příčnými klíny (úkos na boční ploše klínu 1:5 až 1:10) S. Hosnedl 36
POTŘEBNÉ Poznámky: Spoj podélným klínem používaný pro spojení náboje a hřídele se liší od analogického spoje s perem především v tom, že přenáší zatížení třecí silou vyvozenou zaražením klínu do drážky s opačným smyslem úkosu (příp. na druhý klín, takže dna obou drážek pak mohou být bez úkosu). Boční plochy klínu v drážce, příp. jiné opěrné plochy slouží pouze jako pojištění proti prokluzu. Spoje s podélnými klíny jsou proto vhodné pro přenos velkých, a to i rázových, zatížení. Jejich zásadními nevýhodami však je, že: - normálnou sílu (tlak) vzniklou zaražením klínu a tudíž ani tečné třecí síly zajišťující únosnost spoje nelze zjistit. - vlivem zaražení klínu se ve spoji vymezují příčné vůle pouze v jednom smyslu, což je u jejich nejčastějšího použití mezi nábojem (řemenice, ozubeného kola, setrvačníku, apod.) a hřídelem značně na závadu. Spoje s podélnými klíny se proto již prakticky nepoužívají a pokud výjimečně ano, tak pro uvedenou nejistotu se stejně jejich "boční" plochy obvykle navrhují a pevnostně hodnotí pro přenos plného zatížení, tj. jako u spoje s pery. V doporučené literatuře jsou uvedeny podrobné informace pro jejich řešení. Spoje s příčnými klíny se používaly zejména u velkých klikových mechanismů, setrvačníků, táhel apod. V současné době se již používají zřídka. V doporučené literatuře jsou uvedeny podrobné informace pro jejich řešení Dále budou uvažovány pouze běžně používané spoje podélnými pery. S. Hosnedl 37
PRO ÚPLNOST TVARY, ROZMĚRY, TOLERANCE A ULOŽENÍ Druhy (dle ČSN) (nenormalizovaná pera se prakticky nepoužívají) těsná - pro spoje neposuvné zaoblená (ČSN 0 56) a) s rovnými čely (zřídka) (ČSN 30 138) b) výměnná a volná - pro spoje posuvné zaoblená ("výměnná") (ČSN 0 570) 1 šr. c) (ČSN 0 575) šr. d) s rovnými čely ("volná") (ČSN 30 1383) 1 šr. e) (ČSN 30 1385) šr. f) úsečové (Woodruffovo) - pro spoje neposuvné (jen d 50 mm) g) (ČSN 30 1385) ostatní tvary (drážek, příp. závitových otvorů, apod.) podle příslušné ČSN S. Hosnedl 38
PRO ÚPLNOST Rozměry - Podle příslušné ČSN pro ød : (6 500) mm - Přiřazení průřezu per k rozměrům hřídele dle ČSN (ČSN 0 507, ČSN 30 1036, ČSN 30 1037) Poznámky: l : v přiřazených řadách Pozor: přiřazení průřezu neznamená, že není nutné pero navrhovat a pevnostně hodnotit podle zatížení, rozdíly jsou ve stykové délce pera! Délka pera obvykle: 1 1,5d pro součásti z oceli 1,5,5d pro součásti z litiny S. Hosnedl 39
PRO ÚPLNOST Tolerance a uložení Válcová část spoje: neposuvné spoje (běžně): H8/h7 (příp. H8/k7) (při vyšších nárocích: přechodné H8/m7, H8/p7) (při vysokých nárocích: nalisované H7/r6, H7/t6) posuvné spoje: H8/f7 (příp. H8/h7) Drážky v hřídeli: Druh v hřídeli v náboji pro pera těsná, výměnná a volná: P9 P9 (pro pera úsečová (Woodruffova): P9 N8 Ostatní tolerance dle příslušné ČSN Materiály běžně : oceli 11 600 pro větší zatížení : oceli 14 40 S. Hosnedl 40
POTŘEBNÉ Poznámky: Orientační stat. pevnostní hodnoty (pro dynam. zatížení x ~ 1/ ) viz tabulka Hodnoty lze odvodit jako u spojení s čepy (bez redukce dovol. hodnot stykových tlaků pro válcové plochy) materiál pera např.: 11 600 σ pt z označení 600 MPa σ kt 0,6 σ pt 360 MPa σ kt σ D 140 ( 40) MPa 1,5,5 τ D 0,6 σ D 80 ( 140) MPa p D 0,6 0,8 σ D 100 ( 170) MPa (x0,7) p D poh 0, σ D 30 ( 50) MPa materiál spoj. částí např.: 4 45 (šedá litina) 11 500 p D 0,6 0,8 σ D 35 ( 4) MPa (x0,7) 85 ( 140) MPa (x0,7) p D poh 0, σ D 10 ( 15) MPa 30 ( 50) MPa Pro šedou litinu (např. 4 45): σ pt 50MPa σ D σ pt = 50 ( 60) MPa 4 5 σ kt Pro ocel 11 500 : σ pt 500 MPa σ D 1,5,5 = 0,6 σ Pt = 10 ( 00) MPa 1,5,5 Pozor, pro dovolené stykové tlaky ve spoji p Dsp = p Dmin (tzn. je vždy rozhodující p D méně kvalitního materiálu ve dvojicích čep - spojovaná část! ) S. Hosnedl 41
.3.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) POTŘEBNÉ UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Provoz, údržba, opravy Přenos sil kolmých na podélnou osu pera; pokud není žádoucí posuv podél osy pera, nutné spoj zajistit jiným způsobem (viz. TYPICKÁ PROVEDENÍ). Při malých axiálních silách lze též použít uložení válcových ploch s přesahem. Vůle ve spoji jsou na závadu při dynamickém zatěžování. Rozebíratelnost závisí na způsobu zajištění v axiálním směru, obvykle jednoduchá. Spolehlivost proti uvolnění rovněž závisí na způsobu zajištění v axiálním směru, obvykle vysoká. Spolehlivost proti poruše je dána především přilehlými zónami (partiemi) spojovaných částí, v nichž mají drážky pro pero nepříznivé vrubové účinky. Výroba, montáž Výroba drážek vyžaduje speciální nářadí, pera se nakupují Při montáži nutné zajistit, příp. omezit axiální posuv spojovaných částí S. Hosnedl 4
ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ POTŘEBNÉ Rychlost procesů Velmi rychlý návrh, relativně pomalá výroba (pokud nejsou speciální nástroje), nevhodný pro sériovější výrobu. Rychlost montáže a demontáže závisí na celkovém konstrukčním provedení spoje, obvykle rychlé. NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Hospodárnost procesů Středně nákladný spoj Provozní náklady nulové Náklady na demontáž relativně malé S. Hosnedl 43
.3.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) DŮLEŽITÉ MASTER STAVEBNÍ STRUKTURY (pro typické provedení) a sražení I M t II M t M t I F II F F S. Hosnedl 44
ÚNOSNOST A PEVNOST (pro typické provedení) Poznámky: U spoje více pery (max.. však 3) nelze vzhledem k nepřesnosti výroby předpokládat rovnoměrné zatížení všech per, což se v tomto případě vyjadřuje fiktivním snížením počtu per n p pomocí součinitele c ef (druhou možností by bylo snížení dovolených napětí jako např. u stykového tlaku na závity, příp. čepu na válcové uložení): Počet per 1 3 c ef 1,0 ~0,6 ~0,5 Příčný průřez normalizovaných per (b x h) je stanoven tak, že spoj, který vyhoví z hlediska stykových tlaků mezi perem a spojovanými částmi, vyhovuje i z hlediska smykového napětí v peru (normalizovaná pera tudíž není již nutné hodnotit na bezpečnost při smykovém napětí). Rozdíly ve vzdálenostech působišť síly F na pero od osy hřídele (0,45d 0,5d) uváděné v literatuře, jsou vzhledem k celkovému zjednodušení výpočtu, rozptylu materiálových konstant, nepřesnosti zatížení M t a rozptylu volené bezpečnostní naprosto nepodstatné (~ 10%) a je proto uvažován nejjednodušší případ s 0,5 d. Pozor, přilehlé průřezy spojovaných částí (hřídele příp. i náboje) mohou být namáhány nejen od zatížení přenášeného spojem. Proto musí být jejich pevnostní hodnocení provedeno při komplexním hodnocení těchto součástí, nikoli při řešení spoje (jak je v literatuře často uváděno)! Při návrhu a hodnocení zeslabeného průřezu hřídele se jako základní ø d ef pro výpočet napětí potom uvažuje: d ef = d skut - t DŮLEŽITÉ 04.03.015 d skut = d ef + t ; t = d skut d ef S. Hosnedl 45
Stykový tlak ve styku pera s hřídelem a nábojem (obecně pro n p per): DŮLEŽITÉ h st = h a I p = II p = F celk S celkef = M t d c ef n p l st h st = 4M t d c ef n p l st h st p D F celk 1 p D c ef n p l st h st ; S celkef M t p D d ; c ef h st kde: F celk.. součet všech obvodových sil na jednotlivá péra od M t S celkef. celková efektivní styková plocha všech per c ef. součinitel efektivního počtu nesoucích per (viz tab.) n p. počet per h st, l st styková výška a délka pera a... sražení pera 4M t p D d n p l st h st ; n p 4M t 4M ; l p D d c ef n p l st st t ; M p D d c ef n p h t p D d c ef n p l st h st st 4 ; d 4M t p D d c ef l st h st ; 4M t p D c ef n p l st h st ; S. Hosnedl 46
POTŘEBNÉ Poznámky: Větší hloubka drážky v hřídeli (t) než v náboji (t 1 ) dle ČSN není v rozporu s výpočtem stykového tlaku na shodných stykových výškách pera s hřídelem (h st / ) a nábojem (h st / ), neboť t, t 1 je měřeno v ose pera, zatímco h / na jeho bocích. V praxi se obvykle uvažuje: h st = h, tj. zanedbává se sražení pera: a Při návrhu spoje obvykle: M t(max) = c dyn. M t materiál, rozměry,... Při hodnocení spoje obvykle: bezpečnost M t(max), materiál, rozměry,... Orientačně lze uvažovat c dyn { 1 (stat), (dyn) } S. Hosnedl 47
.4 Spoje drážkami (drážkové spoje).4.1. Charakteristika (konstrukční znaky) Jednoduše rozebíratelná spojení pomocí spoluzabírajících přímých drážek (zubů, per) vytvořených na spojovaných částech. Poznámky: Drážkové spoje se používají výhradně s drážkami vytvořenými na osově symetrické ploše. Drážky mohou být tudíž vůči ose symetrie spoje rovnoběžné, šikmé i kolmé. Dále budou uvažovány pouze nejpoužívanější drážkové spoje na principu spoluzabírajících vnějších a vnitřních drážek (zubů) na válcové ploše, (tj. rovnoběžných s osou (středem) symetrie spoje). Drážkové spoje s drážkami na válcové ploše musí být většinou použity v kombinaci s dalšími druhy spojů (příp. uložení), aby bylo optimálně docíleno všech požadovaných vlastností spoje (vzájemná axiální poloha, někdy i přesnější souosost spoj. částí apod.). DŮLEŽITÉ S. Hosnedl 48
.4.. Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti) POTŘEBNÉ TYPICKÁ PROVEDENÍ (včetně způsobů pojištění proti osovému posuvu) S. Hosnedl 49
TVARY, ROZMĚRY A TOLERANCE POTŘEBNÉ I. ROVNOBOKÉ DRÁŽKOVÁNÍ (ČSN 01 494) Základní tvar příčného řezu Druhy dle počtu a rozměru drážek /per řada lehká řada střední řada těžká Poznámka: - Všechny tři řady mají dle uvedené ČSN shodné odstupňování ød. S. Hosnedl 50
Druhy (provedení) dle způsobu středění a výroby A středění na vnitřním ød při výr. odvalováním a) B středění na vnějším ød nebo bocích b) C středění na vnitřním ød c) K INFORMACI Rozměry Podle ČSN (01 494) jmenovitý ød: (3 11) mm (v řadě), styková délka l st Tolerance a uložení Podle ČSN (01 4949) (1 1,5) d stř S. Hosnedl 51
II. EVOLVENTNÍ DRÁŽKOVÁNÍ (ČSN 01 495-01 4955) POTŘEBNÉ Základní tvar příčného řezu S. Hosnedl 5
Ozubení POTŘEBNÉ tvar boků drážek : evolventní úhel záběru : α = 30 moduly : m = (0,5 10) mm korekce kladná i záporná : xm < 0 xm > 0 počty zubů : z = 6 0 Druhy dle způsobu středění a tvaru (provedení) drážek: středění na bocích zubů, dna plochá středění na bocích zubů, dna oblá středění na hlavové ploše zubů hřídele, dna plochá Poznámka: Běžně se používá středění na bocích zubů; středění na hlavové ploše zubů hřídele (vnější středění) se používá jen při požadavcích na přesnost souososti hřídele a náboje. Rozměry Podle ČSN (01 495-01 4955), jmenovitý D d = (4 500) mm, styková délka l st Tolerance a uložení Podle ČSN (01 4953) (1 1,5) d stř S. Hosnedl 53
III. JEMNÉ DRÁŽKOVÁNÍ POTŘEBNÉ Základní tvar příčného řezu S. Hosnedl 54
Ozubení POTŘEBNÉ Rozměry Podle ČSN (01 4933) jmenovitý ød a1 = (8 10) mm, styková délka l st (1 1,5) d stř Tolerance a uložení Podle ČSN (01 4933) MATERIÁL Kvalitní oceli pro obě spojované části : min. pevnost v tlaku : σ Pt 500 MPa min. tvrdost boků pro posuvné spoje : HRC 55 Pro D a1 60 mm: tvar boků zubů na hřídeli i náboji: rovinný sklon boků srážek: β = 60 Pro D a1 > 60 mm: tvar boků zubů na hřídeli: evolventní modul: m = 1,5 mm úhel záběru: α = 7 30 tvar boků zubů v náboji: rovinný sklon boků drážek (podle D a1 ): β 60 (57 63 ) počty zubů: z = 6 0 S. Hosnedl 55
POTŘEBNÉ Poznámky: - Orientační statické pevnostní hodnoty (pro dynam. zatížení x ~ 1/): mater. spoj. částí: netvrzený *) tvrzený **) 500 MPa 500 Mpa 300 MPa (x 0,6) 400 MPa (x 0,8) 10 ( 00) MPa 160 ( 70) MPa 80 ( 10) MPa 100 ( 160) MPa 85 ( 140) MPa (x0,7) 110 ( 190) MPa (x0,7) 40 ( 70) MPa 55 ( 95) MPa 13 ( 3) MPa 18 ( 3) MPa (-) 11 ( 0) MPa - Základní vliv drážkování vyjadřuje snížení p D pro všechny druhy drážkování, u nichž je pak ještě dále rozlišeno v závislosti na přesnosti výroby % drážek, které vnější spoje přenášejí. S. Hosnedl 56
.4.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) POTŘEBNÉ.4.3 I. a II. ROVNOBOKÉ a EVOLVENTNÍ DRÁŽKOVÁNÍ UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Provoz, údržba, opravy Přenos vysokých točivých momentů při střídavém i rázovém zatížení, vůle v drážkách však mohou být na závadu. Požadavky na přesnou souosost nutné zajistit buď (dražším) druhem ozubení, nebo jiným způsobem středění. Vhodnost pro axiální posun spojovaných částí bez zatížení i při zatížení točivým momentem, jinak nutné axiálně zajistit. Rozebíratelnost závisí na způsobu zajištění v ax. směru, obvykle jednoduchá. Spolehlivost proti poruše (zejména při dynam. namáhání) je nepříznivě ovlivňována vrubovými účinky drážek a jejich výběhů Výroba, montáž Výroba vyžaduje speciální nářadí a strojní vybavení. Montáž relativně jednoduchá. S. Hosnedl 57
ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ POTŘEBNÉ Rychlost procesů Rychlý návrh (s využitím tabulkových údajů v ČSN) Výroba relativně rychlá jen při vhodném vybavení, montáž a demontáž rychlá. NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Hospodárnost procesů Nákladný spoj, ekonomický pouze při sériové výrobě, pak ale hospodárnější než spoje s pery, apod. Provozní náklady u přesuvných spojů dány pouze mazáním, jinak nulové. Náklady na demontáž minimální. S. Hosnedl 58
.4.3 - III. JEMNÉ DRÁŽKOVÁNÍ POTŘEBNÉ UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Provoz, údržba, opravy Přenos točivých momentů, oproti spojům s pery menší potřebná délka spoje při témže zatížení. Nutné zajistit proti axiálnímu posuvu spojovaných částí. Rozebíratelnost závisí na způsobu zajištění v axiálním směru, obvykle jednoduchá. Spolehlivost proti poruše je negativně ovlivňována vrubovými účinky drážek a jejich výběhu, zeslabení hřídele je však menší než u rovnobokého a evolventního drážkování. Výroba, montáž Jako u rovnobokého a evolventního drážkování. ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Rychlost procesů Jako u rovnobokého a evolventního drážkování. NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Hospodárnost procesů Jako u rovnobokého a evolventního drážkování. S. Hosnedl 59
.4.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) DŮLEŽITÉ MASTER STAVEBNÍ STRUKTURY (pro rovnoboké provedení) I M t II M t M t Styková výška: h st = h - ( s e + s i ), kde s e,s i... sražení na hlavách vnějších a vnitřních zubů. Styková délka: l st S. Hosnedl 60
DŮLEŽITÉ ÚNOSNOST A PEVNOST Poznámky: Vzhledem k nepřesnostem výroby a montáže nelze zaručit rovnoměrné zatížení všech spoluzabírajících párů zubů (jak po obvodu, tak po šířce). To se při výpočtu vyjadřuje fiktivním snížením počtu drážek (zubů, per) pomocí součinitele c ef (příp. někdy snížením dovolených hodnot zatížení uváděných v tabulkách). Se zřetelem k dosažitelné přesnosti výroby jednotlivých druhů drážkování lze orientačně uvažovat (nezávisle na počtu drážek): druh drážkování Příčný průřez zubů (per) drážkovaných spojů je stanoven tak, že spoj, který vyhoví z hlediska stykových tlaků ve styku, vyhovuje i z hledisek ohybového a smykového napětí v patách zubů (per). c ef rovnoboké (nejpřesnější) 0,75 evolventní 0,50 ( 0,75) jemné 0,50 S. Hosnedl 61
DŮLEŽITÉ ÚNOSNOST A PEVNOST Poznámky: Pozor, přilehlé průřezy spojovaných částí (hřídele, příp. i náboje) mohou být namáhány nejen od zatížení přenášeného spojem. Proto musí být jejich pevnostní hodnocení provedeno při komplexním pevnostním hodnocení těchto částí, nikoli při řešení spoje (jak je často v literatuře doporučováno), může to vést k hrubé chybě! Při návrhu a hodnocení zeslabeného hřídele se jako základní d ef pro výpočty napětí potom uvažuje: ød ef = ød min Při dynamickém namáhání je navíc nutné zahrnout i vliv příslušných vrubových součinitelů a dalších "únavových" faktorů. S. Hosnedl 6
Stykový tlak ve styku zubů (per) DŮLEŽITÉ Poznámka: Výpočet stykového tlaku ve styku zubů vychází u všech drážkových spojů z téhož (elementárního) principu: p = F celk S celkef = M t d stř c ef n DR h st l st = M t d stř c ef n DR h st l st p D F celk p D c ef n DR h st l st ; h st M t p D d stř c ef n DR l st ; S c elkef l st M t p D d stř ; c ef M t p D d stř n DR h st l st ; M t ; M p D d stř c ef n DR h t p D d stř c ef n DR h st l st st n DR ; d stř M t p D d stř c ef h st l st ; M t p D c ef n DR h st l st ; kde: F celk součet všech obvodových sil na jednotlivé páry zubů od M t S celkef... celková efektivní styková plocha všech párů zubů c ef součinitel efektivního počtu nesoucích (párů) zubů (viz tab.) n DR d stř.. h st, l st. počet drážek (zubů, per) střední průměr procházející středy stykových výšek párů zubů styková výška a délka drážek Pro jednotlivé druhy drážkování se však historickým vývojem ustálily rozdílně upravené zjednodušené formy výpočtu: S. Hosnedl 63
I. Rovnoboké drážkování POTŘEBNÉ p = Mt d stř c ef n DR h st l st = Mt 1 D + d 0,75 z 1 = D s D d+s d l st 4 M t Ds f l st = 4M t D s f l st p D M t p D D s f l st 4 ; D s 4M t p D f l st ; f 4M t p D D s l st ; l st 4M t p D D s f kde: s D = s e. sražení vnějších zubů na D s d = s i.. sražení vnitřních zubů na d f' [mm/l st ]. ef. styková plocha na 1 mm délky l st S. Hosnedl 64
II. Evolventní drážkování POTŘEBNÉ p = Mt d stř c ef n DR h st l st = M t 1 D a1 + da 0,5 z 1 D al s 1 d+s l st = 4 M t Ds f, l st = 4M t D s f l st p D M t p D D s f l st 4 ; D s 4M t p D f l st ; f 4M t p D D s l st ; l st 4M t p D D s f ; kde: s 1 = s e sražení vnějších zubů na D a1 s = s i sražení vnitřních zubů na D a f ' [mm/l st ] ef. styková plocha na 1 mm délky l st S. Hosnedl 65
III. Jemné drážkování POTŘEBNÉ p = M t d stř c ef n DR h st l st = M t D S 0,5 z h st l st = M t D S 0,5 D S Ψl st = 4 M t Ψ D S l st P D M t P D Ψ D S lst 4 ; Ψ = 4 M t P D D S l st ; D S 4 M t P D Ψ l st ; l st 4 M t P D Ψ D S ; kde: ψ(m) = 0,8 (m = 0,5) 1(m > 1,5) součinitel závislý na modulu m (přesněji v tabulkách) Poznámky: Při návrhu spoje obvykle: M t(max) = c dyn. M t materiál, rozměr,... Při hodnocení spoje obvykle: bezpečnost M t(max), materiál, rozměr,... Orientačně lze uvažovat c dyn { 1(stat), (dyn) } S. Hosnedl 66
.5 Spoje polygony (polygonové spoje).5.1. Charakteristika (konstrukční znaky) Jednoduše rozebíratelná spojení pomocí spoluzabírajících vytvořených na spojovaných částech v určité délce. DŮLEŽITÉ profilů víceúhelníkového tvaru Poznámky: Polygonové spoje se používají téměř výhradně pro spojení hřídelů s náboji (pák, kol a pod.). Dále bude proto uvažován pouze tento případ. Polygonové spoje musí být většinou použity v kombinaci s dalšími druhy spojů (příp. uložení), aby bylo optimálně docíleno všech požadovaných vlastností spoje (vzájemná axiální poloha spojovaných částí a pod.). S. Hosnedl 67
.5.. Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti).5. I. POLYGONOVÉ SPOJE S ROVNÝMI BOKY (HRANOLOVÉ SPOJE) TYPICKÁ PROVEDENÍ POTŘEBNÉ S. Hosnedl 68
TVARY A ZPŮSOB VÝROBY POTŘEBNÉ Čtyřboké hranoly (čtyřhrany) Vyrábějí se odfrézováním válcových úsečí hřídelů a pomocí protahovacích trnů příslušného tvaru v náboji. styková délka: l st Čtyřboké jehlany Varianta čtyřhranu s odfrézováním ploch na kuželi (s kuželovitostí 1:0) a tvářením pomocí odpovídajícího trnu v náboji. MATERIÁLY Dány požadavky na spojované části (spíše běžné materiály). S. Hosnedl 69
.5. II. POLYGONOVÉ SPOJE SE ZAOBLENÝMI BOKY (SPOJE S K PROFILY) TYPICKÁ PROVEDENÍ POTŘEBNÉ S. Hosnedl 70
TVARY A ZPŮSOB VÝROBY POTŘEBNÉ Trojboký profil se zaoblenými hranami a) Trojboký profil s válcovými přechody b) Čtyřboký profil s válcovými přechody c) a) b) c) styková délka: l st Vyrábějí se na speciálních brousicích strojích (vnější i vnitřní tvary). MATERIÁLY Určeny požadavky na spojované části (spíše kvalitnější, nutná vhodnost pro broušení). S. Hosnedl 71
.5.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti).5.3 I. POLYGONOVÉ SPOJE S ROVNÝMI BOKY UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Provoz, údržba, opravy Přenos malých točivých momentů při malých rychlostech otáčení. Malá přesnost středění - u čtyřhranů vůle - u čtyřbokých jehlanů vůle vymezeny Rozebiratelnost závisí na způsobu zajištění v axiálním směru, obvykle jednoduchá. Výroba, montáž Relativně jednoduchá výroba u čtyřhranů, u čtyřbokých jehlanů obtížnější (zejména vnitřní část). Jednoduchá montáž u obou typů. ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Rychlost procesů Rychlý návrh, výroba, montáž i demontáž. POTŘEBNÉ S. Hosnedl 7
NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ POTŘEBNÉ Hospodárnost procesů Malé náklady na návrh, výrobu i montáž. Náklady na provoz nulové. Náklady na demontáž minimální..5.3 II. POLYGONOVÉ SPOJE SE ZAOBLENÝMI BOKY UŽITNÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTÍ Provoz, údržba, opravy Přenos velkých i proměnlivých točivých momentů i při vysokých rychlostech otáčení. Profily s válcovými přechody b) a c) vhodné i pro posuvné uložení náboje. Rozebíratelnost závisí na způsobu zajištění v ax. směru, obvykle jednoduchá. Velká spolehlivost proti poruše vlivem minimálního zeslabení hřídele a minimálních vrubových účinků (zvýšení meze únavy až o 35% oproti spojení pery a klíny). Výroba, montáž Požadavek výroby na speciálních brousících strojích snižuje jejich přednosti a využití Jednoduchá montáž S. Hosnedl 73
ČASOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI POTŘEBNÉ Rychlost procesů Rychlý návrh (s využitím potřebných podkladů) Výroba relativně rychlá jen při vhodném vybavení, montáž a demontáž rychlá. NÁKLADOVÉ CHARAKTERISTIKY VLASTNOSTI Hospodárnost procesů Nákladný spoj, ekonomický pouze při sériové výrobě, pak ale hospodárnější než spoje drážkami, apod. Provozní náklady u přesuvných spojů dány pouze mazáním, jinak nulové. Náklady na demontáž minimální. S. Hosnedl 74
.5.4 Poznatky pro návrh a hodnocení DŮLEŽITÉ (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) MASTER STAVEBNÍ STRUKTURY n B = 4 n B = 3 styková délka: l st I II M t = M t = M t S. Hosnedl 75
ÚNOSNOST A PEVNOST DŮLEŽITÉ Poznámky: Vzhledem k nepřesnostem výroby a montáže nelze zaručit (analogicky jako u ostatních spojů) rovnoměrné zatížení všech stykových ploch (jak po obvodu, tak po šířce). To lze při řešení vyjádřit fiktivním snížením počtu nosných ploch pomocí součinitele c ef (případně někdy též snížením dovolených hodnot zatížení uváděných v tabulkách). Orientačně lze uvažovat: Přesnost lícování l st / a c ef vysoká 1 0,75 nízká >1 0,50 Pozor, přilehlé průřezy spojovaných částí (hřídele, příp. i náboje) mohou být namáhány nejen od zatížení přenášeného spojem. Proto musí být jejich pevnostní hodnocení provedeno při komplexním hodnocení těchto částí, nikoli při řešení spoje (jak je často v literatuře doporučováno); může to vést k hrubé chybě! S. Hosnedl 76
DŮLEŽITÉ Při návrhu a hodnocení zeslabeného hřídele se jako základní ød ef pro výpočty napětí potom uvažuje průměr kružnice vepsané do příslušného profilu: Při dynamickém namáhání je navíc nutné zahrnout i vliv příslušných vrubových součinitelů a dalších únavových faktorů. S. Hosnedl 77
Stykový tlak ve stykových plochách POTŘEBNÉ F i = 1 b st p max l st = M t 3 b st c ef n B = 3 M t b st c ef n B p max = F i p b st l D b st st F i p D l st ; l st F i p D b st ; p max = 3 M t b st cef n B l st p D M t p D b st cef n B l st 3 ; b st 3 M t p D c ef n B l st ; c ef = 3 M t p D b st nb l st n B 3 M t p D b st cef l st ; l st 3 M t p D b st cef n B ; kde: F i...výslednice (efektivního) stykového tlaku na bok profilu c ef součinitel ef. počtu nesoucích boků (viz tab.) n B počet boků profilu b st,l st.. styková šířka a délka boků profilu S. Hosnedl 78
POTŘEBNÉ b st = 1 a f 1 a 0,1 a = 0,4 a kde: a b st 0,4 a...charakteristický rozměr profilu f 0,1 a velikost sražení p D... dovolený stykový tlak na bocích (shodný jako u drážkových spojů) Poznámky: Při návrhu spoje obvykle: M t(max) = c dyn. M t materiál, rozměry,... Při hodnocení spoje obvykle: bezpečnost M t(max), materiál, rozměry,... Orientačně lze uvažovat c dyn { 1(stat), (dyn) } S. Hosnedl 79
Děkuji Vám za pozornost Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/..00/07.035 Inovace výuky v oboru konstruování strojů včetně jeho teoretické, metodické a počítačové podpory.