8 - Zveze Gredi in Pesta

181

izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del

Beležke:

ZVEZE GREDI IN PESTA

Za zvezo gredi in pesta se uporabljajo takšni elementi, ki omogočajo prenos vrtilnega momenta s pesta na gred ali obratno ter v posebnih primerih tudi premikanje pesta v aksialni smeri. Obravnavane so oblikovne zveze (zagozde in mozniki, utorne in zobate zveze, poligonske zveze) in torne zveze (spenjalne zveze, stožčasti nased, zveze z elastičnimi elementi, krčni nased), podana so tudi ustrezna navodila za njihov trdnostni preračun.

182


Beležke:

Strojni elementi______________________________

Zveze gredi in pesta

Fakulteta za strojništvo


OBLIKOVNE ZVEZE TORNE ZVEZE Zagozde in

mozniki Utorne in

zobate zvezePoligonske

zveze Spenjalna zveza, stožčasti nased

Elastični elementi

Krčni nased

Osnovne lastnosti in sposobnosti

Prenos aksialne sile ne ne ne da da da

Sunkovita obremenitev ne pogojno pogojno da da da

Enostavna demontaža da da da da da ne

Poljubna lega montaže ne pogojno pogojno da/ne da pogojno

Aksialni pomik zveze ne da pogojno ne ne ne

Zarezni učinek zveze velik velik majhen majhen majhen majhen

Izdelovalni stroški srednji visoki visoki srednji majhni visoki

Strošek dodatnih elementov

majhen noben noben srednji srednji noben

183


Beležke:




Zagozde

Zagozde - elementi klinastih oblik z nagibom 1:100, ki jih s silo vstavimo med gred in pesto.

Uporabne za manjše vrtilne hitrosti n ≤ 1200 min-1.

dotik v dveh točkah dotik v treh točkah

120°

1:100 F

T

p

pr

pesto

gred

zagozda

p - bočni tlakpr - radialni tlak

184


Beležke:




Utorne zagozde SIST ISO 774

lt

l

h 1:100

b

F

lt

l h

1:100

b

F

lt

l

h 1:100

b

F

h

vložna utorna zagozda zabijalna utorna zagozda bradata zabijalna zagozda tipa A tipa B

t 1 t

2

b

d

p

dop2

2 piltd

TAFp

t≤

⋅⋅⋅⋅

==

• kontrola bočnega tlaka

185


Beležke:




Dopustni površinski tlaki

e

eRpν

=dopm

mRpν

=dopžilava gradiva: krhka gradiva:

Gradivo pesta Žilava gradiva (jeklo, jeklena litina)

νe Krhka gradiva (siva litina)

νm Enosmerna obremenitev

Izmenična obremenitev

Enosmerna obremenitev

Izmenična obremenitev

Zveza gredi in pesta

Lahki udarci

Močni udarci

Lahki udarci

Močni udarci

Lahki udarci

Močni udarci

Lahki udarci

Močni udarci

Utorne zagozde 2,0 2,5 2,75 3,0 Mozniki

1,5 2,0 2,5 3,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Utorne zveze Zobate zveze

1,5 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 5,0

Poligonske zveze 1,5 1,75 1,75 2,0 2,0 2,5 2,75 3,0 Spenjalne zveze Stožčasti nased Elastični elementi

2,5 2,75 2,75 3,0 2,5 2,75 2,75 3,0

Krčni nased 2,5 2,75 2,75 3,0 2,5 2,75 2,75 3,0

186


Beležke:




Ostale vrste zagozd

t 1 t 2

b

d

h

t 2

b

d

h

d

t

120°

l

lt b

1 2

F

F

F

F

• ploščate zagozde SIST ISO 2492 • zaobljene zagozde DIN 6881

• tangencialne zagozde SIST ISO 3117

187


Beležke:




Mozniki

• visoki mozniki SIST ISO 773

t 1 t 2

b

d

r

r

l

h

lt

b h

9

l = lt

Tip A Tip B

b h

9

• nizki mozniki SIST ISO 2491

Mozniki - elementi pravokotnega preseka z vzporedno zgornjo in spodnjo ploskvijo, ki jih vstavimo v ustrezne utore med gred in pesto.

Med utorom pesta in gornjo ploskvijo moznika obstaja ohlap, kar omogoča centrično lego pesta na gredi in s tem visoke vrtilne hitrosti.

188


Beležke:




Mozniki

• segmentni mozniki SIST ISO 3912

t 1 t 2

b

dl

h

D

dop1)(

2 pilthd

Tkpt

≤⋅⋅−⋅

⋅⋅=


t 1

t2

d

h p

189


Beležke:




Utorne zveze

notranje centriranje

gred

pesto

bočno centriranje

• utorne zveze z notranjim centriranjem SIST ISO 14

D d

B A

Detajl A

i- število utorov d-notranji premer gredi D- zunanji premer gredi B- širina utora • kontrola bočnega tlaka

dop2 p

ilhdTkp

tsr≤

⋅⋅⋅⋅

⋅= dsr = (d + D) / 2h = (D − d) / 2

k ≈ 1,35 za notranje centriranje; k ≈ 1,05 za bočno centriranje

190


Beležke:




Zobate zveze

β

d2

d3

d d2

d3

d

• trikotni profil po DIN 5481 • evolventni profil po DIN 5480

dop2 p

zlhdTkp

tsr≤

⋅⋅⋅⋅

⋅=


dsr = (d2 + d3) / 2h = (d3 − d2) / 2

191


Beležke:




Poligonske zveze

• P3G po DIN 32711 • P4G po DIN 32712


d3

d1

2e1

2e1

d2

gred

pesto

d2

2er

2er

d1

gred pesto

r

r =d2/2+16e

dop2111 )05,075,0(

pdedl

Tpt

≤⋅+⋅⋅π⋅⋅

= dop2 )05,0(p

dedlTp

rrrt

≤⋅+⋅⋅π⋅

=

dr = d2 + 2⋅e

192


Beležke:




Spenjalne zveze

l

d

FP

FP

p

ztNtr FFF ν⋅≥µ⋅=

Ft = 2⋅T/dνz = 1,5 … 2,5

ldpApFN ⋅⋅π⋅=⋅=

doppldiFk

AFp P

oproj

N ≤⋅⋅

⋅==

µ⋅⋅⋅π⋅ν⋅⋅

≥idk

TFo

zP

2

ko ≈ 1,2 za deljeno pestoko ≈ 1,5 za pesto z zarezo

193


Beležke:




Spenjalne zveze

l

d

a

FP

lu

FP

l d

a

FP lu

I

I

• deljeno pesto • pesto z vzdolžno zarezo

• upogibna napetost v kritičnem prerezu pesta

dop26

uuP

tu allmFk σ≤

⋅⋅⋅⋅

⋅=σ kt ≈ 0,2 za deljeno pestokt ≈ 0,3 za pesto z zarezo

194


Beležke:




Stožčasti nased

)2/tan(21konus α⋅=−

==L

dDx

FP

p d

D

L α

α/2

• brez moznika • z moznikom

ztNtr FFF ν⋅≥µ⋅=

195


Beležke:




Stožčasti nased

FP

p d

D

L L/2

Dsr

α/2

Ftr

FN F

FP Fa

Fr F

ρ α/2 ρ

α/2

⇒

( )ρ

ρ+α⋅

ν⋅≥

sin2/sin2

sr

zP D

TF ( ) dop22 2/sincos)2/sin(

)(4 p

dDFp P ≤

ρ+αρ⋅α

⋅−⋅π

⋅=

• potrebna osna sila • kontrola bočnega tlaka

Dsr = (D + d) / 2

νz ≈ 1,3 stožčasti nased brez moznikaνz = 1,0 stožčasti nased z moznikom

tanρ = µ

196


Beležke:




Elastični vezni elementi

d D

FP d

D

FP / i

i = št. vijakov

elastični stožčasti obroč

l

L d

β

D• elastični stožčasti obroči

197


Beležke:




Elastični stožčasti obroči

p1

p2

p3 p4

porazdelitev površinskega tlaka

FP

gred

pesto

110 pFFFP ⋅+=

dop1 pp ≤

11 pTkT ⋅⋅≤

11 pFkF aa ⋅⋅≤

• potrebna osna sila

• kontrola površinskega tlaka

• največja obremenitev zveze

k = 1 pri n = 1k = 1,55 pri n = 2k = 1,86 pri n = 3k = 2 pri n = 4

198


Beležke:




Elastični vezni elementi

• zvezdasti obroči

d

D

8°

d

D

gred

pesto

zvezdasti obroči

• tlačne puše elastična tlačna puša

gred

pesto

matica

D d

gred

olje tesnilo bat

pesto

hidravlična puša

• hidravlične puše

199


Beležke:




Krčni nasedi

olje podtlakom

D D

D

l

Fm

ϕ segreto pesto

podhlajena gred

Om

Om

• postopki nastanka krčnega naseda

mehanski

termični

hidravlični

Tesnim ujem gredi in pesta z nadmero Upovzroči na kontaktnih površinah površinskitlaka p, ki zagotavlja potrebno silo trenja Ftrza prenos vrtilnega gibanja in aksialne sile.

200


Beležke:




Preračun krčnega naseda

σn

σt

ReG

ReP

σn

σt

p p p p

dn

D =

dz =

Dn

Dz

pesto

gred

ReG meja plastičnosti gredi ReP meja plastičnosti pesta

D

• potek napetosti v krčnem naseduelastična obremenitev elasto-plastična obremenitev

ν⋅ν⋅

≥za

zttr F

FF

• potrebna sila trenja • najmanjši potrebni površinski tlak

kt

tr

k

trN

lDF

AF

AFp

µ⋅⋅⋅π=

µ⋅==min

201


Beležke:




Določitev nadmerekrčnega naseda

• najmanjša nadmera potrebna za doseganje pmin

P

d

EpDKU min

min⋅⋅

=

• največja dovoljena nadmera za zagotovljene elastične napetosti

⋅ν⋅−⋅⋅⋅

⋅ν⋅−⋅⋅⋅

=gred

3)1(

pesto3

)1(

min 2

2

max

Ppl

GeG

Ppl

PeP

d

EQRDK

EQRDK

U

DdQ n

G =

zP D

DQ =

PP

PG

G

G

G

P

QQ

QQ

EEK ν+

−

++

ν−

−

+= 2

2

2

2

11

11

ničelnica

Um

in

T P

T G

Um

ax

TP tolerančno polje pesta TG tolerančno polje gredi

sistem enotne luknje

202


Beležke:




Določitev nadmerekrčnega naseda

• izguba nadmere zaradi zgladitve površin gredi in pesta pri montaži

( )zPzGGPiz RRZZU +⋅⋅=+⋅≈ −3108,0)(2

izd UUU += minmin

izd UUU += maxmax

R zP

Ud

U

R zG

Z P

Z G ZP ≈ 0,4⋅RzP

ZG ≈ 0,4⋅RzG

• izbira ustreznih tolerančnih polj premera pesta in gredi

maxmax

minmin

UU

UU

izb

izb

≤

≥

ničelnica U

min

T P

T G

Um

ax

TP tolerančno polje pestaTG tolerančno polje gredi

203


Beležke:




Kontrola izbranega ujema krčnega naseda

• največje dopustne obremenitve

z

kt

a

t lDpFF

νµ⋅⋅⋅π⋅

≤ min

dop

dop

• najmanjši zagotovljeni površinski tlak

DKEUp P

d

⋅⋅

= minmin

• največji površinski tlak pri največji nadmeri Umax

ν⋅

⋅−

ν⋅

⋅−

=≤⋅

⋅=

gred3

)1(

pesto3

)1(

min 2

2

dop

max

max

pl

eGG

pl

ePP

Pd

RQ

RQ

pDK

EUp

204


Beležke:




Določitev parametrov montaže krčnega naseda

• potrebna osna sila pri mehanski montaži

ktm lDpF µ⋅⋅⋅⋅π⋅≥ max25,0

• potrebna temperatura segrevanja pesta pri termični montaži

oP

mP D

OUϑ+

⋅α+

=ϑ max

• potrebna temperatura ohladitve gredi pri termični montaži

oG

mG D

OUϑ+

⋅α+

=ϑ max

Om ≥ 0,001⋅D ohlap pri montaži

Documents

8 - Zveze Gredi in Pesta