Spojovací součásti a spoje Každý stroj nebo strojní celek se skládá z jednotlivých součástí. Tyto součásti lze spojovat různými způsoby. Spoje můžeme rozdělit podle dvou kritérií: spoje rozebíratelné a nerozebíratelné spoje na tvarové, silové a materiálové Tvarové spoje při tomto druhu spojení se zatížení mezi jednotlivými součástmi přenáší pomocí drážek, zářezů, otvorů a dalších geometrických prvků vytvořených na součástech (spoj těsným nebo výměnným perem, rovnobokým drážkováním nebo čepové spoje). Silové spoje při spojení dvou nebo více součástí mezi nimi vznikají svěrné (vzpěrné) síly, které celek spojují (tlakové spoje nebo šroubové spoje s předpětím). Materiálové spoje dvě nebo více součástí jsou spojovány pomocí přídavného materiálu (svařování, pájení a lepení). Šroubové spoje nejpoužívanější spojení tvarová nebo silová Další funkce: - uzavírací šrouby - pro napínání lan a táhel - měřící šrouby - stavěcí šrouby - pohybové šrouby
Šroubové spoje a jejich části Nejpoužívanější druhy šroubových spojů a)spojení šroubem s šestihrannou hlavou a maticí, průchozí díry v součástech mají vůli b)spojení šroubem s šestihrannou hlavou, šroub je zašroubován do spodní součásti, díra v horní součásti má vůli c)spojení závrtným šroubem a šestihrannou maticí, spodní část šroubu je zašroubovaná do součásti, horní prochází dírou v součásti s vůlí d)spojení válcovým šroubem s vnitřním šestihranem, hlava šroubu je zapuštěna pod úroveň horní plochy součásti Základní druhy šroubů Šroub s šestihrannou hlavou Průchozí díry mají vůli, šroub může být namáhán pouze tahem (tlakem).
Lícovaný šroub Válcová část šroubu je vyrobena. Průchozí díry mají velmi malou vůli. Je to jediný ze základních druhů, který může být namáhán smykem. Závrtný šroub Závit na obou koncích šroubu má stejný jmenovitý rozměr i stoupání. Šroub může být namáhán pouze tahem (tlakem). Stavěcí šroub Šroub se používá zejména pro ustavení vzájemné polohy dvou součástí.
Základní druhy matic Šestihranná matice Nejpoužívanější druh matice, vyrábí se i v tzv. nízkém provedení. Korunové matice Nejpoužívanější druh pojistné matice. Pojišťuje spoj pouze se závlačkou. Samojistná matice Zabraňuje povolení spoje. Využívá kroužek z vhodné plastické hmoty, který je vložen do závitu.
Upínací a stahovací kruhová matice Nejčastěji se používá k upevnění součástí na hřídelích. Zajišťuje vzájemnou polohu součástí v kombinaci s pojistnou podložkou typu MB. Druhy podložek: Kruhové podložky a podložky pro válcované profily Vhodný typ podložky pod každou maticí, případně i hlavou šroubu. Podložka rozloží zatížení na větší plochu a zabraňuje poškození součásti. Pojistné podložky a) b) c) d) a)podložka s jazýčkem b)podložka s nosem c)pružná podložka d) Podložka Nord Lock
Pojištění šroubových spojů Každý šroubový spoj vystavený dynamickému namáhání (chvění, vibracím, rázům apod.) musí být pojištěn proti uvolnění, případně i vypadnutí jednotlivých částí spoje. Pojišťovat lze tvarovým, silovým nebo materiálovým způsobem. Tvarové pojištění spojů - a) b) c) a)korunovou maticí a závlačkou; b)podložkou s nosem; c) Podložkou s jazýčkem Silové pojištění spojů - a) b) c) a)dvojice matic; b)podložka Nord lock; c) Pružná podložka
Závity Závit je vlastně nakloněná rovina navinutá na válec. Tvoří tak prostorovou křivku šroubovici. Profily závitů Trojúhelník, lichoběžník nebo tvar složený z oblouků. a)trojúhelníkový; b)lichoběžníkový; c)oblý
Základní rozměry závitu-šroub d velký průměr d2 střední průměr d3 malý průměr P stoupání Základní rozměry závitu-matice
U pohybových šroubů se používají i několikachodé závity na válci je navinuto několik šroubovic vedle sebe. Vícechodý závit a)lichoběžníkový rovnoramenný závit Tr 20 x 2 b)lichoběžníkový rovnoramenný závit Tr 20 x 4(2)
Základní druhy závitů
Kolíkové spoje Jde o tvarový způsob spojování součástí. Kolíky patří mezi nejjednodušší strojní součásti, mohou mít různý tvar a jsou normalizovány. Běžné kolíky se vyrábí z ocelí třídy 11. Nejčastěji slouží k spojování hřídele s nábojem nebo ustavení vzájemné polohy součástí. Spojení kolíky a) b) a)spojení příčným kolíkem b)spojení podélným kolíkem Ustavení kolíky Rozdělení kolíků Kolíky dělíme na válcové, kuželové, duté (pružné) rýhované a hřeby. Lícování kolíků
Druhy kolíků a)kuželový; b)dutý; c)rýhovaný Použití kolíků Příklady použití kolíků Jednostřižný kolík Podélný kolík Příčný kolík
Čepové spoje Jsou podobné kolíkům. Jsou také normalizovány a vyráběny ze stejných nebo podobných materiálů. Na rozdíl od kolíků jsou používány pro pohyblivé spoje. Liší se tedy i uložením, které je vždy s vůlí. Lícování čepů Vmin = minimální vůle Vmax = maximální vůle Rozdělení čepů Podle tvaru a způsobu pojištění se čepy dělí na: válcové hladké, s děrami pro závlačky nebo pojistné kroužky s hlavou hladké, s dírou pro závlačku nebo závitem Druhy čepů a)čep s dírami pro závlačky; b)čep s drážkami pro pojistné kroužky; c)hladký čep s hlavou; d)čep s hlavou a dírou pro závlačku; e)čep s hlavou a závitem.
Osové pojištění čepů Vzhledem k uložení s vůlí musí být čepový spoj pojištěn proti vypadnutí. Používají se závlačky, pojistné kroužky a matice s pojistnými podložkami, případně samojistné matice. Pojištění čepů Spoje pery Jeden z nejčastějších způsobů spojování hřídele s nábojem je spojení perem. Zatížení přenáší boky pera. Jedná se o rozebíratelný spoj tvarového typu. Pera jsou namáhána smykem a otlačením. Druhy per těsná, výměnná a kotoučová. Druhy per a)pero těsné; b)pero výměnné; c)pero kotoučové Pera těsná Nejvíce používaná jsou pera těsná. Navrhuje a kontroluje se pouze délka pera, šířka i výška jsou automaticky přiřazeny průměru hřídele. Uložení pera v drážce náboje neumožňuje osový posuv. V případě, že je náboj příliš krátký (délka pera je větší než délka náboje) je možné použít dvě pera pootočená vůči sobě o 180. Norma umožňuje i použití tří per pootočených o 120. V těchto případech je ale spoj pery většinou nahrazen drážkovým hřídelem.
Těsné pero Dvě pera Pera výměnná V případech, kdy je potřebné zajistit osový posun náboje po hřídeli je možno použít pera výměnná. Jejich poloha v hřídeli je zajištěna šroubem (nebo šrouby). Způsob zatížení je stejný jako u per těsných, navrhujeme nebo kontrolujeme pouze délku pera. Rozměry per jsou normalizovány.
Výměnné pero Pera kotoučová Kotoučová pera používáme pro přenos menších výkonů, v některých případech pro pojištění svěrných spojů. Jde zejména o svěrný spoj s kuželem. Rozměry kotoučových per jsou normalizovány. Kotoučové pero
Spoje klíny Jde o rozebíratelné spojení spojující výhody tvarového spojení se silovým. Kromě přenosu zatížení se také používají k ustavení vzájemné polohy součástí nebo vymezení vůlí mezi těmito součástmi. Mezi klínem a součástí vzniká třecí síla jako důsledek tlaku vyvolaného zaražením klínu. Všechny podélné klíny mají úkos 1 : 100. Klínové spoje nejsou vhodné pro všechny typy nábojů. Nejsou vhodné např. pro ozubená kola. Ploské klíny Na hřídeli je rovná plocha, v náboji drážka jako pro pero. Spoj přenáší střední výkony. Ploský klín Drážkové klíny
Na rozdíl od ploských klínů je v hřídeli vyrobena hlubší drážka. Spoj je schopen přenášet vyšší zatížení než spojení ploskými klíny. Vyrábí se tzv. s nosem a bez nosu. Nos na klínu umožňuje jednoduchou demontáž v případech, kdy by z druhé strany spoje nebyla možná. Drážkový klín
Vsazené klíny Na hřídeli je vyrobena drážka jako pro těsné pero. Tento spoj přenáší střední a velké výkony. Vsazený klín Tangenciální klíny Pomocí tangenciálních klínů spojujeme hřídele velkých průměrů s těžkými náboji. Spoj je proveden dvěma páry klínů narážených proti sobě. Páry klínů jsou vůči sobě pootočeny o 120. Tento spoj přenáší velká i rázová zatížení v obou smyslech otáčení.
Tangenciální klíny Drážkové hřídele Drážkové hřídele přenáší velké kroutící momenty, některé umožňují osový posun náboje za chodu stroje (rovnoboké a evolventní). Spojení drážkovým hřídelem ale také patří mezi nejdražší způsob spoje hřídele s nábojem. Z hlediska tvaru jednotlivých drážek se v praxi používají tři druhy. Druhy: drážky ve tvaru pravoúhlého rovnoběžníku (rovnoboké), trojúhelníku (jemné) a ve tvaru zubu ozubeného kola (evolventní). a)rovnoboké; b)jemné; c)evolventní
Rovnoboké drážkování Jde o nejčastěji používané drážkování schopné přenášet vysoké výkony. Umožňuje axiální posun náboje po hřídeli. Rovnoboké drážkování Jemné drážkování Je opatřeno podstatně větším počtem drážek než rovnoboké, drážky jsou ale nižší. Díky tomu přenáší pouze malé výkony. Neumožňuje axiální posun náboje, ale díky velkému počtu drážek nabízí více možností vzájemné polohy náboje vůči hřídeli. Jemné drážkování Evolventní drážkování Přenáší vysoké výkony. Umožňuje axiální posun náboje po hřídeli. Středění náboje na hřídeli je nejčastěji provedeno na boky drážek. Evolventní drážkování
Silové spoje Součásti spojují svěrné síly vyvolané tlakem, který mezi nimi vzniká. Z hlediska konstrukce a způsobu, kterým tlak mezi součástmi vzniká, se nejčastěji používají spoje: svěrné se šroubem svěrné s kuželem kuželová upínací pouzdra tlakové Spoje se šroubem V těchto případech se jedná o dělený nebo rozříznutý náboj upevněný šroubem nebo šrouby. Spojení přenáší menší zatížení v obou směrech. Spoj s rozříznutým nábojem
Spoj s děleným nábojem Spoje s kuželem Na hřídeli je vyroben vnější kužel, v náboji vnitřní. Ve spoji vzniká značná síla, díky které je možné přenášet střední zatížení. Demontáž vyžaduje speciální nářadí.
Kuželová upínací pouzdra Tato pouzdra se často používají pro spojení valivého ložiska s hřídelem. Umožňují totiž kromě vytvoření pevného spoje také seřízení vůle v ložisku. Pouzdro s podložkou a maticí je normalizováno. Tlakové spoje mohou být provedeny: Lisováním Smrštěním Roztažením Používají se například při montáži vnitřních kroužků valivých ložisek na hřídel, ozubených kol, pouzder kluzných ložisek, vložek válců spalovacích motorů atd. Spoje lisováním Provádí se za studena na lisech nebo pomocí montážních přípravků. Používají se nižší hodnoty přesahu. Spoj lisováním
Spoje smrštěním Zahřátý náboj se nasune na hřídel. Po zchladnutí na běžnou pracovní teplotu dojde k jeho smrštění a k vzniku tlaku mezi spojovanými součástmi. Používají se vyšší hodnoty přesahů. Spoj smrštěním Spoje roztažením Silně podchlazený hřídel se zasune do náboje. Po vyrovnání teplot dojde k jeho roztažení a k vzniku tlaku mezi spojovanými součástmi. Při velkých hodnotách přesahu se tento způsob kombinuje s ohřátím náboje. Spoj roztažením
Nýtové spoje nerozebíratelné spoje, roznýtováním jedné součásti vzniká spojení s druhou nýtování přímé, nebo se při spojování součástí využívá přídavný materiál - nýtování nepřímé. Nepřímé nýtování se dělí na: pevné nepropustné (kotlové) pevné (konstrukční a letecké) nepropustné (nádrže) Nýtování přímé a nepřímé a)přímé nýtování; b)nepřímé nýtování Druhy a materiál nýtů Materiál nýtů by měl mít stejné nebo podobné vlastnosti jako materiál spojovaných součástí. Materiály nýtů mohou být: Oceli (11 320, 11 343, slitinové oceli niklové) Hliník (42 4005) Dural (42 4201, 42 4415) Měď (42 3005) Mosaz (42 3213) Základní druhy nýtů a)s půlkulovou hlavou; b)s plochou kulovou hlavou; c)zápustný; d)zápustný s čočkovitou hlavou; e)s plochou hlavou; f)kotlový s půlkulovou hlavou; g)dutý s trnem.
Druhy nýtových spojů (nepřímé nýtování) Spoje nepřímým nýtováním lze dělit podle několika kritérií: podle počtu kritických průřezů podle vzájemné polohy spojovaných součástí podle tvaru závěrných hlav podle počtu a rozmístění nýtových řad Jedno a dvojstřižné nýty a) jednostřižný; b)dvojstřižný