MATURSKI RAD

Tema: SPOJNICE

2

1. UVOD U MAINSKE ELEMENTE

OPTE NAPOMENE

U mainskim elementima kao naunoj disciplini prouavaju se racionalni konstrukcioni oblici,osnove prorauna i principi izbora materijala, dijelova koji se najee susreu u mainama i ureajima raznovrsne namjene. Skup vie mainskih dijelova koji ine jednu funkcionalnu naziva se mainski sklop (npr. leite, ventil, spojnica i sl.). Skup vie sklopova i dijelova koji su sjedinjeni zajednikom funkcijom naziva se mainska grupa (npr. Reduktor).

Mehanizam se naziva iskustveno stvoreni mehaniki sistem tijela namjenjen za pretvaranje (transformaciju) kretanja jednog ili vie tijela u potrebna kretanja drugih tijela (npr. satni mehanizam,motorni mehanizam i sl.). Mainom ili strojem naziva se kombinacija pojedinih mehanizama namjenjenih za iskoritavanje energije.

Prema tom kriteriju razlikuju se dva osnovna tipa maina: - pogonske (motori sa unutranjim sagorjevanjem, parne turbine, elektromotori i

sl.) - radne maine (maine alatke, dizalice, pumpe, itd.)

3

1.1 CILJ I ZADATAK IZU AVANJA MAINSKIH ELEMENATA

Nastavni predmet MAINSKI ELEMENTI spada u grupu strunih predmeta koji ima vanu ulogu u osposobljavanju uenika za zvanje MAINSKI TEHNIAR. On predstavlja primjenjenu tehniku disciplinu koja podrazumjeva poznavanje pravila tehnikog crtanja,matematike,mehanike,otpornosti materijala,tehnologije izrade i dr... Ciljevi i zadatak, zadaci izuavanja ovog predmeta su da se uenici:Upoznaju sa osnovnim vrstama, osobinama, namjenom i konstrukuktivnim izvedbama mainskih elemenata:Upoznaju sa funkcijom, konstruktivnim oblicima, nainom izrade i materijalima za pojedine mainske elemente:

- Upoznaju sa standardima za mainske elemente i nainom njihovog koritenja, - Osposobe za pravilno koritenje tehnike dokumentacije, tablica,grafika,, shema,

crtea i strune literature, - Osposobe za samostalnost, upornost, tanost i preciznost u radu, - Osposobe za kritiko, ispitivako posmatranje svoje okoline, sa ciljem da se ona

promjeni u korisniji oblik, - Osposobe za praktino realiziranje svojih i tuih ideja u oblasti mainske i

ostalih struka.

1.2 Mainski sistemi i sastavne komponente

Mainski sistem predstavlja materijolizovani, vrlo sloeni proizvod ljudskog rada koji samostalno vri odreenu ovjeku korisnu funkciju.

Mainski sistemi se mogu podijeliti na: - Izvrne one koje vre koristan rad (maine alatke, rudarske i graevinske

maine, motorna vozila i sl.) - Energetske one koje vre pretvaranje jednog oblika energije u drugi

(hidroelektrane, termoelektrane, i sl.) - Mainski sistemi posebne namjene (avioni, naoruanje i dr.) Svaki mainski sistem se sastoji od vie komponenti koje se nazivaju: podsistemi,

mainske grupe, sklopa, podsklopa i djelova.

Slika 1. Sastav komponente jednog mainskog sistema (motorno vozilo)

4

Mainki podsistemi su sastavljeni od vie mainkih grupa, sklopova, podsklopova i dijelova. Obavljaju obino vie pojedinanih funkcija u sklopu mainskog sistema ( npr. pogonski agregat na motornom vozilu treba da kroz vrlo sloene procese izvri pretvaranje hemijske energije iz goriva u mehaniku energiju koja e pokretat motorno vozilo).

Mainska grupa je sastavljena od vie sklopova, podsklopova i dijelova. Obavlja jednu ili manji broj pojedinanih funkcija u sklopu mainskog sistema ( npr. ureaj za napajanje motora gorivom treba da transportuje gorivo od rezervoara do motora, zatim da ga pod visokim pritiskom u rasprenom stanju ubaci u radnu komoru motora).

Sklopovi su sastavljeni od vie podsklopova i dijelova i obino u satavu ma. sistema obavljaju jednu pojedinanu funkciju ( npr, pumpa visokog pritiska na motoru- treba da gorivo odvede na nivo visokog pritiska tako da se raspri na sitne kapljice kada se ubrizga u radnu komoru motora.).

Podsklopovi obino neobavljaju samostalno nikakvu funkciju, ali se zbog montae ili nekih drugih razloga, prethodno sastave pa se tek onda ugrade u sklop.

Dijelovi ili elementi su sastavne komponente mainskih sistema koji se nemogu rastavit na prostije komponente a da se se pri tome nerazori. Mogu da obavljaju neke prostije funkcije (npr. vijak vezuje dva mainska dijela u jednu cjelinu).

Proizvodom se naziva sve to ovjek svojom rukom napravi finalni proizvod je svaki proizvod koji se nudi tritu.

1.3 Definicija i podjela mainskih elemenata

Pod pojmom MAINSKI ELEMENTI, koji e se prouavat u ovoj knjizi podrazumjeva se:

- pojedinani dijelovi koji se u istom ili slinom obliku javljaju u raznim sklopovima i - pojedini sklopovi koji se nemogu rastaviti na prostije komponente a da pri tome ine

funkcionalnu cjelinu.

Mainski elementi se mogu podjeliti u dvije osnovne grupe: 1. Opa grupa to su elementi od opeg znaaja, koji su zajedniki za razne

mainske sklopove, neovisno od njihove namjene (npr. vijci, navrtke, opruge, leita, spojnice i sl).

2. Posebna grupa to su elementi od ueg specifinog znaaja i javljaju se na manjem broju mainskih sklopova i sistema koji imaju specifinu namjenu (npr. kuke, elina uad,doboi, klipa isl.)

Radi lakeg i sistmatskog izuavanja mainskih elementi su podjeljeni u 4 grupe: 1. Mainski elementi za spajanje ( zakovice, ivije, vijci,klinovi i opruge) 2. Mainski elementi za kruno kretanje ( osovine, osovinice,, vratila, spojnice i leita) 3. Mainski elementi za provoenje tenosti i gasova ( cijevi i cijevni zatvarai) 4. Mainski elementi za prenos krunog kretanja ( frikcioni tokovi, zupanici, remenski,

lanani i prenos uetom)

5

2. OSNOVE PRORAUNA MAINSKIH DIJELOVA

2.1 Definicija prorauna i provjeravanja

Proraunavanje je postupak kroz koji se odreuju osnovne gemetrijske veliine, kinematske veliine radne sposobnosti i cijena kotanja proizvoda. U praksi se obino provode prethodni i zavrni prorauni. Prethodni proraun se vri radi odreivanja priblinih dimenzija mainskih elemenata, koji su osnova nekog mainskog sistema. Pri tome se koriste uproeni obrasci iz otpornosti materijala ili iskustveni podaci. Zavrni proraun se izvodi detaljno i kroz njega se odreuju stvarne dimenzije dijelova i vri izbor standardnih mainskih elemenata. Ovim proraunom se obavlja sljedee:

1. Odreivanje dimenzija ( veliine) dijelova na osnovu doputenih napona u materijalu (npr. dimenzije vratila i sl.)

2. Odreivanje oblika dijelova s obzirom na njihovu funkciju (pr. odreivanje oblika brijega kod bregastih osovina i sl.)

3. Odreivanje pojedinih mjera na osnovu empirijskih obrazaca(npr. rastojanje zakivaka,debljina zida, odlivaka i sl.)

4. Odreivanje zapremina i masa (npr. zapremina cilindra kompresora, masa vijenca zamajca i sl.)

5. Odreivanje dimenzija dijelova, s obzirom na odreena ogranienja (npr. dimenzije kliznog leita s obzirom na zagrijavanje u radu, dimenzije kotrljajnog leaja s obzirom na vijek trajanja i sl.)

6. Odreivanje oblika, s obzirom na potrbne deformacije (npr. kod opruga) Provjeravanje je postupak kroz koji se utvruje da li neki elementi, definisan

proraunom moe zadovoljiti na mjestu koje mu je namjenjeno u mainskom sistemu, da li odabrani standardni mainski elementi zadovoljavaju, da li zadovoljavaju kritini presjeci ve proraunatih mainskih elemenata, da li su kontaktni naponi na dodirnim povrinama manji od kritinih i sl.

Kroz postupak provjeravanja treba doi do sljedeih znanja: - kolika su stvarna optereenja posmatranog dijela - da li su radni naponi u kritinim presjecima i na dodirnim povrinama manji od

dozvoljenih - koliki je stepen sigurnosti u kritnim presjecima i - kakva je radna sposobnost mainskog dijela s obzirom na negativne uticaje u radu

6

2.2 Pojam projektovanja i konstruisanja

Pod projektovanjem i konstruisanjem podrazumjeva se stvaralaki rad strunog kadra ( prijektanata i konstruktora), iji je cilj definisanje funkcije mainskog sistema i odreivanje oblika, dimenzija i materijala pojedinih komponenti. Ovaj rad se moe odnositi na potpuno nov proizvod ili na usavravanje postojeeg proizvoda. Projektovanje ima za cilj izradu idejnog projekta mainskog sistema kao cjeline i obuhvata odreivanje glavnih komponenti i njihovih pjedinanih funkcija. Projekat treba da sadri: proraun, crtee i specifikaciju materijala. Konstruisanje ima za cilj odreivanje oblika, dimenzija i materijala pojedinih elemenata na osnovu uslova postavljenih idejnim projektom.

Zadatak konstruktora je da: - da vodi rauna o tri osnovna elementa vrednovanja proizvoda,kvalitetu, cijeni i

roku isporuke, - da proui slina rijeenja, uoi njihove nedostatke i dobre strane i na osnovu toga

konstruie optimalno rjeenje, - da maksimalno koristi standardne elemente, - da uvodi automatizaciju gdje god je to mogue i ekonomski opravdano - da vodi rauna o teini i kompaktnosti konstrukcije, - da iskljui mogunost nepravilnog rukovanja, - da odabere najpovoljniji materijal i nain izrade, - da sprijei mogunost povrede rukovaoca primjenom zatitnih mjera, - da detaljno ispita rad proizvoda prije nego se pusti u serijsku proizvodnju, - da prati ponaanje proizvoda u eksplotaciji, uoava eventualne nedostatke i

otklanja i u daljoj fazi razvoja i usavravanja proizvoda.

2.3 Faktori koji uti u na konstrukciju

Pojedine komponente mainskog sistema ije se dimenzije, oblik i materijal definiu kroz postupak projektovanja i konstruisanja mogu zadovoljiti niz faktora. Najvaniji od njih e biti objanjeni u narednim podtakama.

2.3.1 Namjena

Osnovni i pokazni uslov za rijeavanje zadataka koji je postavljen pred konstruktora je namjena proizvoda. Samom namjenom je ve odreen, pred opih i niz uslova koji moraju biti zadovoljni. Na razliitim proizvodima iste namjene ima dosta zajednikih komponenti. To su prije svega standardni elementi (vijci,leajevi, razni instrumenti i sl.) . Obino se od

7

proizvoda iste namjene zahtijeva zadovoljenje istih karakteristika koje se standardiziraju i provjeravaju na posebnim ureajima.

2.3.2 Funkcija

Pri konstrusanju nekog proizvoda konstruktor mora potpuno poznavati njegovu opu funkciju kao i pojedinane funkcije pojedinih komponenti. Iz tih funkcija prizilaze razni zahtjevi za sastavne komponente. Uzmimo za primjer putniki automobil. To je proizvod ija je opa funkcija prevoz putnika na raznim relacijama, raznim brzinama i u raznim uslovima. Iz ovog proizilazi da on mora imati tokove da bi se uopte mogao kretati, pogonski agregat, mijenjati brzinu kretanja, karoseriju sa sjeditima u koju e se smjestiti putnici, upravljaki sistem kojim se automobil usmjerava u eljenom smjeru i drugo. Pojedini elementi mainskog sistema u toku eksploatacije mogu prestati da obavljaju svoju funkciju. Uzroci ovome mogu biti sljedei:

- nedozvoljene plastine deformacije usljed vanjskih optereenja, - pohabanost i korozija dijela, - greka u materijalu, - zbog promjena karakteristika materijala u toku vremena i sl. U novije vrijeme se u mainskoj industriji susree pojam pouzdanost proizvoda.

Takoer intenzivno se razvijaju naune metode za procjenu pouzdanosti proizvoda. Cilj ovih procjena je da se sve sastavne komponente nekog mainskog sistema dovedu u stanje da im vijek trajanja bude priblino isti i dovoljno dug.

2.3.3 Bezbijednost u radu

Svi proizvodi koje je ovjek napravio treba da mu korisno slue i da mu olakaju svakodnevne aktivnosti. Meutim, skoro svi proizvodi mogu, za ovjeka, izazvati tetne posljedice ako svoju funkciju ne obavljaju pravilno. Zbog moguih ne eljenih posljedica, izradi svakog proizvoda u mainskoj industriji treba posvetiti dunu panju. Navode se konkretni sluajevi primjene mjera za poveanje bezbjednosti u radu:

- mehaniki prijenosnici se smjetaju u odgovarajua kuita, - remenovi, uadi i lanci moraju biti zatieni mreama ili na drugi nain, - kod instalacija fluida pod pritiskom, moraju su ugraditi regulatori pritiska, - oi radnika moraju biti zatiene od velike temperature, jake svjetlosti,strugotine,

praine i sl.

8

2.3.4 Materijal

Izbor materijala od koga e se izraditi mainski element, predstavlja vrlo vaan tehniko-ekonomski zadatak za konstruktora. Pravilno obavljanje ovog zadatka zahtjeva odreeno znanje i iskustvo. Izbor materijala za elemente odreenog mainskog sistema, konstruktor vri na osnovu njegovih osobina, a to su:

1) Fizike specifina teina, provodljivost toplote, provodljivost elektriciteta, koeficijent toplotnog irenja i dr.

2) Mehanike vrstoa (jaina), granica razvlaenja, dinamika izdrljivost, tvrdoa, modul elastinosti i dr.

3) Tehnoloke livkost, kovkost, zavarljivost, obradivost i dr. 4) Hemijske otpornost na uticaje vlage, kiseline i drugih agresivnih medija.

Kod izbora materijala treba uoiti osobine koje materijal mora da ima za element odreene namjene. Pored namjene, za izbor materijala utiu i:

- oblik elementa, - nain izrade, - vrsta naprezanja, - veliina, - broj komada, odnos dva materijala koji su u sklopu, - mogunost i rok nabave, cijena i sl.

2.3.5 Izrada i obrada

Izrada predstavlja proces davanja oblika nekom mainskom djelu. Ovaj proces se djeli na:

- primarni i - sekundarni. Primarni procesi izrade mainskih dijelova polaze od sirovog materijala, u njegovom

izvornom obliku, i obuhvataju potupak dobijanja polufabrikata, od koga e se kasnijom mainskom obradom dobiti gotov mainski dio. Polufabrikati mogu biti:

- standardni po svom obliku i dimenzijama i kao takvi se nabavljaju na tritu (eline ipke, trake, cijevi, razni limovi i sl.),

- specijlani polufabrikati koje konstruktor definie prema svojoj ideji. Primarni procesi izrade mainskih dijelova su sljedei:

1) Livenje izvorna sirovina je istopljeni metal koji se ulijeva u kalupe od pijeska, metala ili pod pritiskom.

2) Kovanje izvorna sirovina je materijal zagrijan do plastinog stanja koji se udarima ekia ili presom oblikuje u kalupu ili van njega.

3) Izvlaenje izvorna sirovina je ne zagrijan ili zagrijan lim, kome se daje eljeni oblik deformisanjem na presi, uz pomoodgovarajuih alata.

4) Zavarivanje izvorne sirovine su prethodno pripremljeni elini polufabrikati koji se lokalnim zavarivanjem i stapanjem spajaju u eljeni oblik.

5) Presovanje izvorna sirovina je materijal u vidu praka koji se oblikuje presom u kalupu.

Sekundarni procesi izrade su sljedei: 1) struganje za obradu cilindrinih, koninih, zavojnih i raznih eonih povrina, 2) rendisanje za obradu ravnih povrina veih mainskih dijelova, 3) glodanje za obradu manjih ravnih povrina, ljebova i raznih profilisanih povrina,

9

4) buenje za obradu otvorai rupa, 5) provlaenje za obradu ravnih i profilisanih povrina u serijskoj proizvodnji, 6) bruenje za zavrnu i vrlo preciznu obardu povrina raznih oblika.

2.3.6 Oblik i teina

Oblik mainskog dijela treba da bude takav da naponi u pojedinim presjecima budu ujednaeni i manje od dozvoljenih. Na oblik takoer utie i mogunost to jeftinije izrade.

Teina je vaan faktor, kome konstruktor treba posvetiti panju, kako zbog utroka materijala, tako i zbog lakeg rukovanja i manje potronje energije u radu. Konstruktor mora teiti smanjenju teine, a da pri tome ne ugrozi radnu sposobnost konstrukcije.

2.3.7 Trenje

Trenje je mehaniki otpor koji sprijeava ili ometa relativno kretanje tijela u meusobnom dodiru. Ova pojava je posljedica neravnina koje postoje na dodirnim povrinama dva elementa koje za ljudsko oko izgledaju ravne.

Slika 2. Dodir dvije povrine

Kod konstruisanja sklopa, kod kojih se elementi kreu jedan u odnosu na drugi (klizni

sklopovi), konstruktor mora voditi rauna o trenju i obaviti sljedee: - predvidjeti pravilnu izradu i obradu kliznih povrina, - pravilno odabrati mjesto za dovod maziva, - predvidjeti cirkulaciju i preiavanje maziva, - predvidjeti zatitne mjere protiv prodiranja stranih tijela na klizne povrine.

Trenje je posebno vezano za leajeve, leita i klipne maine (motor).

10

2.3.8 Habanje

Habanje je nepoeljna pojava troenja (razaranja) povrina koje su izloene kontaktnim naprezanjima. Habanje je proces koji se postepeno obavlja na povrinama. Posljedice habanja su tetne i ispoljavaju se kao:

- gubitak materijala, - gubitak energije na savladavanje poveanog trenja, - poveanje buke, - poveavanje trokova odravanja i - skraenje vijekatrajanja. Spoljanje manifestacije habanja su: brazde, ojedenost, naboranost, izboine,

oljutenost i dr. Ukoliko se u toku procesa habanja od jedne povrine odvoji estica, preko nje e se prenositi vrlo veliki pritisci, to dovodi do jakog lokalnog zagrijavanja. Krajnja i najtea faza habanja naziva se zaribavanje.

2.3.9 Korozija

Korozija je negativna pojava koja se javlja usljed utjecaja spoljanje sredine na mainske dijelove, pri emu se na povrinama javlja oksid. Sredine u kojima dolazi do korozije zovu se agresivne sredine.

Posebno agresivne sredine su: morska voda, otpadne vode, razne kemikalije itd.

2.3.10 Montaa, rukovanje i odravanje

Montaa predstavlja postupak ugradnje mainskog dijela na njegovo mjesto u mainskom sistemu. Sklapanje dijelova sa zazorom (labavo nalijeganje) treba da ide lako i sa to manje pomonih alata. Dijelovi sa neizvjesnim nalijeganjem (H/j) se montiraju sa lakim udarcima drvenog ekia. Dijelovi sa preklopom (vrsta nalijeganja) se montiraju uz pomo presa, zagrijavanjem otvora, pothlaivanjem osovina ili kombinacijom navedenih postupaka.

Rukovanje podrazumjeva sve radnje oko koritenja u toku eksploatacije. Rukovanje pojedinim proizvodima treba da bude to jednostavnije, sa to manje fizikog i psihikog zamaranja.

Odravanje predstavlja niz operacija kojima se provjerava i odrava radna sposobnost proizvoda u eksploataciji.

11

2.3.11 Transport

Veliina, teina i oblik proizvoda mora biti u skladu sa mogunostima transportovanja od proizvoaa do potroaa (korisnika). Proizvodi velikih dimenzija i teina moraju se uskladiti sa propisima za eljeniki, putni i morski transport.

2.3.12 Vibracije i buka

Vibracije i potresi su tetne pojave kojima su izloeni rukovaoci sa pojedinim ureajima. U jaem obliku izazivaju umor i oteenje miia, zglobova, krvnih sudova i sluha.

Buka je nepovoljna pratea pojava, koja se javlja pri radu pojedinih mainskih sistema (mainska postrojenja, automobil i sl.). Ona nepovoljno utie na psihu ovjeka, slabi koncentraciju, izaziva stanje razdraljivosti i slino.

Zatitne mjere su propisi koji definiu vrijednost nepoeljnih pojava (vibracija i buke) na ovjeka.

Pri projektovanju i konstruisanju mainskih sistema mora se voditi rauna o zatitnim mjerama i pri tome imati u vidu sljedee:

- da leita stvaraju manju buku od leajeva, - da prenos remenom stvara manju buku od lananika i zupanika, - da zupaste prenosnike treba smjetatiu posebna kuita, - na transportnim sredstvima posebnu panju treba posvetiti elastinim

elementima.

2.3.13 Ekonomski i estetski zahtjevi

U uslovima trine privrede svaki proizvod ima jaku konkurenciju. Projektanti i konstruktori treba da, ne umanjujui kvalitet i vijek trajanja, iskoriste sve mogunosti uteda, i to:

- da primjenjuju standardne elemente, vre unifikaciju dijelova, koriste standardne polufabrikate, iskoriste ve gotove fabrike alate, modele i sl.

- oblik dijelova da bude to jednostavniji, vrijeme obrade to manje, uz korienje postojeih resursa fabrike,

- da proizvod u eksploataciji zahtjeva to manji utroak energije u radu i sl. Estetski zahtjevi za neki proizvod nemaju primarni znaaj ali dolaze do izraaja kod

dva proizvoda istih karakteristika.

12

3. SPOJNICE 3.1 Pojam i podjela

Spojnice imaju zadatak da dva susjedna vratila ili drugo vratilo izraeno iz vie

djelova spoje u jednu cjelinu. Koriste se i za spajanje vratila sa elementima za prenos krunog kretanja (npr. zupanici, lananici i dr.). Postavljaju se na krajeve vratila to blie leitima. Treba da budu to lake i da su statiki i dinamiki uravnoteene, naroito ako se koriste pri velikim ugaonim brzinama. Treba da omoguavaju to laku montau i demontau, po mogunosti bez pomjeranja vratila, a neke od njih i iskljuivanje gonjenog vratila, na due vrijeme iz pogona.

Slika 3. Shema primjene spojnica

U zavisnosti od naina ukljuivanja i rada, spojnice se djele na: - mehanike, - elektromagnetne, - hidraulike, - pneumatske i - hidrodinamike.

Prema nainu ostvarenja i karakteristikama veze, mehanike spojnice mogu biti: a) krute spojnice koje ostvarju takvu vezu gdje se ose oba vratila poklapaju i

sprijeeno je bilo kakvo pomjeranje vratila, pa se moe rei da spojena vratila ine jedno vratilo,

b) dilatacione spojnice omoguavaju (kompenzaciju) izvjesna uzduna pomjeranja vratila koja nastaju usljed promjene temperature vratila ili aksijalne oscilacije rotora elektromotora,

c) elastine spojnice dozvoljavaju meusobno relativno pomjeranje spojenih vratila na raun elastinih elemenata umetnutih u spojnicu,

d) zglavkaste spojnice spajaju vratila koja meusobno zatvaraju neki ugao, e) frakcione spojnice omoguavaju ukljuivanje i iskljuivanje u toku rada, f) specijalne spojnice mogu biti automatske iskljeene koje prekidaju vezu kada obrtni

moment prekorai odreenu veliinu ili jednosmjerne koje prenose obrtni moment u samo jednom smjeru itd.

13

3.2 Krute spojnice

Za vratila koja su spojena krutim spojnicama moe se reida ine jednu statiku cjelinu. To znai da sve to se deava na pogonskom vratilu se prenosi na gonjeno vratilo. Ove spojnice imaju jednostavnu izvedbu i nisku cijenu. Od velikog broja konstruktivnih rjeenja najee se primjenjuju spojnice:

a) sa naglavkom, b) oklopna sa obodima, c) kompenzujua sa zupcima.

3.2.1 Spojnica sa naglavkom

Ova spojnica je jednostavne izvedbe. Sastoji se od: naglavka izraenog od elika .0445, koji se navlai na krajeve vratila (slika 4a.) i uvruje uzdunim klinovima sa kukom. Pri montai treba voditi rauna da se vratila sueljavaju na sredini naglavka. To se ostvaruje tako to se na vratilima obiljei mjesto do kojeg se navlai naglavak.

Slika 4. Spojnica sa naglavkom

Slaba strana ovih spojnica je to imaju loije centriranje jer se poslije nabijanja klinova

ose vratila i naglavka ne podudaraju, a zahtjeva i izradu dosta dugih ljebova za klinove pa se ne moe smjestiti neposredno uz leita.

Koriste se za spajanje vratila prenika [ ]10 100d mm= i to uglavnom na dizalicama. Veliina glavine se odreuje iz sljedeih odnosa:

( )( )1,4 2

2,8 3,8

D d

L d

=

=

14

3.2.2 Oklopna spojnica

Oklopna spojnica (slika 5.) se sastoji iz dva djela koji se priteu vijcima. Djlovi se pri montai ne dodiruju kako bi se ostvario to vei pritisak na dodiru polutki oklopa i vratila. Obrtni moment se prenosi trenjem, dok klin bez nagiba slui samo za osigurane veze.

Slika 5. Oklopna spojnica

Montaa i demontaa oklopne spojnice se izvodi jednostavno i bez pomjeranja du

ose. Oklop spojnice se izrauje od sivog liva, a glavne mjere su: (3 4)L d= ; (2 3)D d= Oklopne spojnice se uglavnom koriste kod transmisionih vratila i zahtjevaju da su

krajevi vratila tano obraeni prema otvoru spojnice, kako bi se to bolje izvrilo pritezanje.

3.2.3 Spojnice sa obodima

Spojnice sa obodima (slika 6.) su jednostavne izvedbe, a osim to se koriste za spajanje vratila, mogu posluiti i u druge svrhe. Npr. toak za koenje, zamajac i sl. Spojnice sa zasebnim obodom izrauju se od sivog liva SL22, a zatim se nabijaju na vratilo u vruem ili hladnom stanju, ili se veza oboda i vratila izvodi klinom. Meutim, ovakva izvedba je nepodesna kada je potrebno izvriti demontau jer se vratilo mora aksijalno pomjerati za duinu povrine centriranja.

Slika 6. Spojnica sa zasebnim obodom

15

Podeeni vijci se provjeravaju, a ne podeeni vijci na zatezanje. Prvo se izraunava obodna sila usljed obrtnog momenta:

00

0

2M

FD

= ; gdje je

[ ]0F N - obodna sila na osnom kraju prenika 0D [ ]0M Nm - obrtni moment, [ ]0D m - prenik osnog kruga vijaka.

Poprena sila koja otpada na jedan podeeni vijak je:

[ ]0 000

2 4pF M

F Nz z D

= =

;

gdje je: z - broj vijaka za vezu oboda.

Slika 7. a) spojnica sa nakovanim obodom, b) spojnica sa umetnutim dvodjelnim prstenom

3.2.4 Hirtova zupasta spojnica

Hirtova zupasta spojnica sastoji se od djelova ije su eone povrine ozubljene, a profil zupca razvijen u ravni odgovara profilu metrikog navoja. Dijelovi spojnice se priteu vijkom. Ona slue za spajanje vratila kod montae kuglinih leajai sl. Skupe su jer se trai velika tanost izrade.

Slika 8. Hirtova zupasta spojnica

16

3.3 Dilatacione spojnice

Ove spojnice se koriste kad je vratilu potrebno omoguiti uzduna pomjeranja koja su uzrokovana promjenama temperature, uslijed aksijalnih oscilacija, npr. kod vratila elektromotora i sl.

3.3.1 Kandasta spojnica

Kandasta spojnica (slika 9.) sastoji se od dvije glavine na kojima su izraene po tri jednake i pravilno rasporeene kande. Kod montae spojnice glavine se nabijaju na krajeve vratila i obezbjeuju klinom, a glavine se postave tako da kana jedne glavine ulazi izmeu dvije kande na drugoj glavini. Izmeu kandi ostavlja se aksijalni zazor kako bi se omoguila uzduna pomjeranja vratila. Centriranje se izvodi prstenom za centriranje.

Slika 9. Kandasta spojnica

3.3.2 Zupasta spojnica

Zupasta spojnica sastoji se od dvije glavine sa nizom evolventnih zuba i dvodjelnog omotaa sa ije se unutranje strane nalaze dva odgovarajua niza zuba.

Obrtni moment sa jednog na drugo vratilo prenosi se preko omotaa pomou zuba. Ova spojnica omoguava mala uzduna, poprena i ugaona pomjeranja jednog vratila u odnosu na drugo.

Moe se izraivati kao dvostrana (slika 10.a) i jednostrana (slika 10.b).

17

Slika 10. Zupasta spojnica

3.4 Elastine spojnice

Ove spojnice ublaavaju bre promjene obrtnih momenata i udare koji se javljaju u radu, a neutraliu i male netanosti nastale pri montai vratila.

Karakteristike elastinih spojnica definisane su elastinim elementima koji mogu biti nemetalni i metalni.

3.4.1 Elastina spojnica sa obodom

Ova spojnica (slika 11.) je po obliku slina krutoj spojnici sa obodom. Sastoji se od dva oboda koji se za krajeve vratila veu klinom.

Slika 11. Elastina spojnica sa obodom

18

Spajanje oboda se izvodi vijcima koji su u jednom obodu podeeni po koninom stablu, a u drugom obodu su smjeteni u elastinim prstenovima od gume ili koe. Mjere spojnice sa gumenim prstenovima za najvei dozvoljeni moment uvijanja (Mumax) dati su u tabeli 1

TABELA 1. Elastina spojnica sa valjastim gumenim ulocima prema JUS M.C1.515 (mjere u mm) Nazivni prenik

D

D0

D

H7

x min

l1

l2

Broj uloaka (z)

du

dz

b

Obrtni Moment M o[Nm]

nmax [min -

1]

Masa m kg

100 130 160

70 90 120

14 do 32 16 do 40 20 do 50

2 2 2

50 60 75

80 90 110

6 8 6

18 18 28

8 8 14

22 22

32,5

85 145 375

5720 4410 3580

3,7 7

15,1 200 250 290

145 180 210

25 do 60 30 do 70 35 do 90

2 4 4

95 120 150

120 140 170

8 6 8

28 50 50

14 22 22

32,5 52 52

605 1425 2220

2860 2290 1980

27,6 51 80

400 500 560

300 360 425

50 do 100 60 do 125 90 do 160

5 5 5

190 240 265

210 270 270

6 8 12

70 70 70

32 32 32

72 72 72

4990 7740 13700

1430 1150 1020

173 310 378

3.4.2 Perifleks spojnica

Perifleks spojnica (slika 12.) se sastoji od dva oboda meusobno povezana elastinim elementom koji ima bolik savijenog prstena. Prsten se izrauje od gume ili plastine mase, ojaan slojevima platana ili pletenicama pamunih ili sintetskih vlakana.

Ove spojnice se odlikuju velikom elastinou, te omoguavaju aksijalno (do 8mm), radijalno (do 4mm) i ugaono (do 40) pomjeranje tako da se mogu spajati vratila koja nisu dobro centrirana.

Izbor spojnice se vri na osnovu obrtnog momenta:

[ ]0P

M Nm

=

19

Slika 12. Elastina perifleks spojnica

3.4.3 Elastina spojnica sa trakom

Ova spojnica se jo naziva bibi (slika 13.). Sastoji se od dva ista oboda, oklopa i trakaste opruge. Na obodima se sa vanjske strane nalaze zubi naroitog oblika, imaju promjenljiv profil po duini. Izmeu zuba se postavlja talasasta elina opruga koja je sastavljena iz nekoliko dijelova.

Kada je spojnica neoptereena, opruga je ravna izmeu zuba, ali kada se optereuje opruga nalijee na zube i deformie se. Obodi spojnice kao i oklop izrauju se od elika ili elinog liva.

Slika 13. Elastina spojnica sa trakastom oprugom

20

3.5 Zglavkaste spojnice

Kada je potrebno spojiti dva vratila kod kojih se ose sijeku pod nekim uglom, koriste se zglavkaste spojnice (slika 14.a).

1

2

Slika 14. Shema zglavkaste spojnice

Ravnomjerna ugaona brzina prijemnog vratila postie se umetanjem posrednog vratila

(slika 14.b), uz uslov da je 1 2 = , osovinice zglavaka paralelne i da ose vratila lee u istoj ravni.

Postoji veliki broj razliitih vrsta spojnica, a dijele se na: - lahke (za alatne maine, u avijaciji i dr.), - srednje (za automobile, traktore i dr.), - teke (za teka vozila, brodove itd.) i - vrlo teke (za teke valjaonike stanove, topionike ureaje i sl.). Na slici 15. su spojnic koje spadaju u grupu spojnica srednje nosivosti, a osnovni

podaci su dati u tabeli 2.

Slika 15. Zglavkaste spojnice srednje nosivosti

TABELA 2. Spojnice nosivosti 130 do 7500 [Nm] Prema katalogi SOKO Mostar Prema katalogu FKL

Mjere * u mm Mjere * u mm TIP D D1 D2 l1

TIP d d1 l1 D D1 D2 l1

065 65 52 35 32 05 25 48 95 75 62 42 70 075 75 62 42 44 10 35 50 102 90 75 47 75 100 100 84 57 52 12 35 55 107 120 120 102 75 58 15 35 56 120 150 150 130 90 75 18 35 60 116 180 180 155 110 80 20 35 62 129

* Mjere prema slici 15.

21

3.6 Isklju ne spojnice

Ove spojnice omoguavaju da se u toku rada moe iskljuiti jedno vratilo, a ponovno ukljuivanje je mogue samo za vrijeme mirovanja oba susjedna vratila. Mogu biti sa kandama i zupaste.

Iskljune spojnice (slika 16.) sastoje se od dvije glavine. Glavina na prednjem vratilu je vrsto nabijena i osiguarana klinom, a druga glavina

koja se nalazi na prijemnom vratilu moe se pomjerati du vratila sa kojim je vezana pomou dva klina bez nagiba. Sa eone strane, kod obje glavine, nalazi se po nekoliko profila kande, koje mogu biti:

a) pravougaone, b) trapezne, c) trapezasti i d) trouglasti. Broj kandi se kree od 3 do 15.

Slika 16. Kandasta iskljuna spojnica

Spojnice sa pravougaonim profilom kandi se rijetko koriste jer se pri radu ne moe

izbjei zazor izmeu kandi. Trapezni profil se koristi kod prenosa veih obrtnih momenata u oba smjera, a

trapezasti samo u jednom smjeru. Kod prenosa malih obrtnih momenata koriste se spojnice sa trouglastim profilom

kandi.

22

3.7 Uklju no iskljune spojnice

Ove spojnice omoguavaju ukljuivanje i iskljuivanje gonjenog vratila u vrijeme rada pogonskog vratila. Uglavnom rade na principu trenja, pa se jo nazivaju i frikcione spojnice.

Slika 17. Sheme frikcionih spojnica

Ukljuivanje u rad gonjenog vratila, ovim spojnicama je postepeno i u rijetkim

sluajevima propraeno malim udarima. Ako bi se izvrilo naglo ukljuivanje, dolo bi do proklizivanja frikcionih povrina, ali se ne bi mogli izbjei udari a time i lom na elementima koji se nalaze na vratilu (npr. zupanicima).

Ako su ukljuenja ea i jae optereenje, primjenjuje se spojnica sa lamelama. Da bi se prenio obrtni moment sa pogonskog na gonjeno vratilo, mora biti ispunjen

uslov da je na dodirnim povrinama sila trenja (F ) vea ili jednaka obodnoj sili (oF ) jer bi u

suprotnom dolo do proklizivanja. Normalna sila na dodirnim povrinama postie se: - mehaniki (oprugom ili mehanizmom za ukljuivanje), - elektromagnetnim putem, - hidrauliki i - pneumatski. Da bi normalna sila (nF ) bila to manja poveava se koeficijent trenja tako to se

dodirne povrine oblau frikcionim materijalom.

3.7.1 Frikciona spojnica sa ravnim dodirnim povrinama

Ova spojnica se sastoji od dva diska (slika 18.). Disk (1) je spojen sa pogonskim vratilom pomou klina sa nagibom. Disk (2) se spaja sa gonjenim vratilom pomou dva klina bez nagiba to mu omoguava aksijalno pomjeranje.

Obodna sila koju treba da prenese spojnica je:

2 ooo

M sF

D

=

Nedostatak ove spojnice je to je za njen rad, bez proklizivanja, potrebna velika aksijalna sila koja optereuje ne samo dodirne povrine spojnice nego i vratilo i leita. Zbog toga se koristi samo za prenos manjih obrtnih momenata.

23

Slika 18. Frikciona spojnica sa jednom ravnom dodirnom povrinom

3.7.2 Frikciona spojnica sa lamelama

Glavni dijelovi frikcione spojnice sa lamelama (slika 19.) su: obod spojnice (2), pogonske lamele (6), gonjene lamele (5), sistem poluga (9), prsten za ukljuivanje i iskljuivanje (10), glavina (11) i dr.

Ukljuivanje spojnice se vri pomjeranjem, u lijevo, prstena (10) po glavini (11), gdje prsten pritiskuje sistem poluga (9) koji istovremeno optereuju lamele. Iskljuivanje se vri samo pomjeranjem prstena (10) u suprotnom smjeru (u desno).

Slika 19. Frikciona spojnica sa lamelama

24

3.7.3 Spojnica motornih vozila

Spojnica motornih vozila (slika 20.) ima zadatak da omogui prijenos snage motora na pogonske tokove, a da istovremeno omoguava odvajanje i spajanje prenosnog mehanizma sa motorom pri pokretanju vozila i promjeni stupnja brzine.

Slika 20. Spojnica motornog vozila

Sastoji se od: lamele (1) koja je ljebovima (8) spojena sa gonjenim vratilom (7) i

moe se aksijalno pomjerati, diskova (3 i 4) vezani za pogonsko vratilo (2), opruge (9) stalno pritiu lamelu preko diska (4) tako je spojnica stalno ukljuena.

3.7.4 Frikciona spojnica sa koninim dodirnim povrinama

Ova spojnica (slika 21.) sastoji se od dva konina oboda. Obod sa unutarnjim konusom se vrsto vezuje za pogonsko vratilo, a obod sa vanjskim konusom se montira na gonjeno vratilo pomou klinova bez nagiba tako da mu je omoguena aksijalna pokretljivost.

Najjednostavniji nain postizanja aksijalne sile (aF ) je pomou opruge. Ugao konusa

iznosi 12 do 16 = . Radi poveanja koeficijenta trenja dodirne povrine konusa su snadbjevane oblogama od koe ili azbestne mase.

25

Slika 21. Frikciona spojnica sa jednim (a)

i dva para koninih tarnih povrina (b)

3.7.5 Elektromagnetne, hidrauline i pneumatske frikcione spojnice

Ove spojnice se primjenjuju za daljinsko upravljanje.

Slika 22. Spojnice na daljinsko uravljanje;

a) elektromagnetna spojnica, b) hidraulina ili pneumatska spojnica

26

Kod elektromagnetne spojnice elektromagnet (1) se napaja jednosmjernom strujom kroz dodirne prstenove, a hidrauline, odnosno, pneumatske spojnice se ukljuuju pomou ulja, odnosno, vazduha pod pritiskom.

Za aktiviranje elektromagnetnih spojnica koristi se jednosmjerna struja napona 24V. Lamele se izrauju od elika sa ili bez obloge. Ove spojnice se odlikuju malim dimenzijama i brzim ukljuivanjem. Koriste se i prenosnicima alatnih maina ali u graevinskim i drugim mainama, a mogu se primjeniti i kao konice.

3.8 Sigurnosne spojnice

Sigurnosne spojnice (slika 23.) imaju zadatak da sprijee lom elementa nekog mehanizma, to moe biti uzrokovano preoptereenjem ili udarom.

Slika 23. Sigurnosna spojnica sa ivijom

One su proraunate da mogu prenositi odreeni obrtni moment. Ako se moment, koji

prenosi ova spojnica povea iznad maksimalnog, dolazi do kidanja ivije i veza izmeu pogonskog i gonjenog vratila se prekida.

Nedostatak ovih spojnica je to nije potpuna sigurnost koja preoptereenja e aktivirati spojnicu, ali isto tako moe u nekim sluajevima doi do loma ivije pri putanju u rad.

Sigurnosna spojnica (slika 24.) sa kuglicama sastoji se od dva dijela (1) i (2) koji se postavljaju na krajeve vratila, dvije kuglice (3) i opruge (4).

27

Slika 24. Sigurnosna spojnica sa kuglicama

3.9 Jednosmjerne spojnice

Jednosmjerne spojnice (slika 25.) prekidaju vezu pri promjeni smjera obrtanja.

Slika 25. Jednosmjerna spojnica sa krunim (a) i nekrunim valjiima (b)

Obrtanje zvijezde (1), koja se nalazi na pogonskom vratilu, dolazi do pritiskanja

valjia (3) uz cilindrinu povrinu na dobou spojnice (2) ime se uspostavlja veza izmeu pogonskog vratila i nekog obrtnog elementa.

Ove spojnice mogu prenositi velike obrtne momente pri malim sopstvenim dimenzijama uz beuman rad. Savremenija izvedba je sa valjiima nekrunog poprenog presjeka.

28

3.10 Hidrodinami ke spojnice

Osnovni dijelovi koji uestvuju u prenosu snage kod hidrodinamike spojnice (slika 26.) su: kolo centrifugalne pumpe (1), kolo turbine(2) i kuite (3). Na pogonsko vratilo se postavlja kolo centrifugalne pumpe, a kolo turbine na gonjeno vratilo. Sa unutranje strane oba kola se nalaze radijalne lopatice.

Spojnica se puni mineralnim uljem visoke take paljenja i velikom postojanou sa 85 do 90% zapremine. Ova spojnica priguuje oscilacije i udarce, a rad je miran. U sluaju da je spojnica preoptereena due vrijeme, dolazi do pregrijavanja ulja. Zato spojnica ima lahkotopljivi ep koji se usljed poviene temperature topi pri emu dolazi do isticanja ulja i prekidanja veze.

Slika 26. Shema hidrodinamike spojnice

29

SADRAJ

1. Uvod u Mainske elemente (Opte napomene................................................................2 1.1. Cilj i izuavanje mainskih elemenata.....................................................................3 1.2. Mainski sistemi i sastavne komponente.................................................................3 1.3. Definicija i podjela mainskih elemenata................................................................4

2. Osnove prorauna mainskih dijelova............................................................................5 2.1. Definicija prorauna i provjeravanja.......................................................................5 2.2. Pojam projektovanja i konstruisanja........................................................................6 2.3. Faktori koji utiu na konstrukciju............................................................................6

2.3.1. Namjena........................................................................................................6 2.3.2. Funkcija.........................................................................................................7 2.3.3. Bezbijednost u radu.......................................................................................7 2.3.4. Materijal........................................................................................................8 2.3.5. Izrada i obrada...............................................................................................8 2.3.6. Oblik i teina.................................................................................................9 2.3.7. Trenja............................................................................................................9 2.3.8. Habanje.......................................................................................................10 2.3.9. Korozija.......................................................................................................10 2.3.10. Montaa, rukovanje i odraavanje..............................................................10 2.3.11. Transport.....................................................................................................11 2.3.12. Vibracije i buka...........................................................................................11 2.3.13. Ekonomski i estetski zahtjevi......................................................................11

3. Spojnice.........................................................................................................................12 3.1. Pojam i podjela......................................................................................................12 3.2. Krute spojnice........................................................................................................13

3.2.1. Spojnice sa naglavkom................................................................................13 3.2.2. Oklopna spojnica................................................. .......................................14 3.2.3. Sojnice sa obodima.....................................................................................14 3.2.4. Hirtova zupasta spojnica...........................................................................15

3.3. Dilatacione spojnice................................................. .............................................16 3.3.1. Kandasta spojnica......................................................................................16 3.3.2. Zupasta spojnica........................................................................................16

3.4. Elastine spojnice................................................. .................................................17 3.4.1. Elastina spojnica sa obodom.....................................................................17 3.4.2. Perifleks spojnica................................................. ......................................18 3.4.3. Elastina spojnica sa trakom.......................................................................19

3.5. Zglavkaste spojnice................................................. ..............................................20 3.6. Iskljune spojnice................................................. .................................................21 3.7. Ukljuno iskljune spojnice...................................................................................22

3.7.1. Frikciona spojnica sa ravnim dodirnim povrinama...................................22 3.7.2. Frikciona spojnica sa lamelama..................................................................23 3.7.3. Spojnica motornih vozila............................................................................24 3.7.4. Frikciona spojnica sa koninim dodirnim povrinama...............................24 3.7.5. Elektromagnetne, hidrauline i pneumatske frikcione spojnice.................25

3.8. Sigurnosne spojnice..................... .........................................................................26 3.9. Jednosmjerne spojnice................................................. .........................................27 3.10. Hidrodinamike spojnice................................................. .................................28