MATURSKI RAD

Tema: SPOJNICE

2

1. UVOD U MAŠINSKE ELEMENTE

OPŠTE NAPOMENE

U mašinskim elementima kao naučnoj disciplini proučavaju se racionalni konstrukcioni oblici,osnove proračuna i principi izbora materijala, dijelova koji se najčešće susreću u mašinama i ureñajima raznovrsne namjene. Skup više mašinskih dijelova koji čine jednu funkcionalnu naziva se mašinski sklop (npr. ležište, ventil, spojnica i sl.). Skup više sklopova i dijelova koji su sjedinjeni zajedničkom funkcijom naziva se mašinska grupa (npr. Reduktor).

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

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

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

3

1.1 CILJ I ZADATAK IZU ČAVANJA MAŠINSKIH ELEMENATA

Nastavni predmet MAŠINSKI ELEMENTI spada u grupu stručnih predmeta koji ima važnu ulogu u osposobljavanju učenika za zvanje MAŠINSKI TEHNIČAR. On predstavlja primjenjenu tehničku disciplinu koja podrazumjeva poznavanje pravila tehničkog crtanja,matematike,mehanike,otpornosti materijala,tehnologije izrade i dr... Ciljevi i zadatak, zadaci izučavanja ovog predmeta su da se učenici:Upoznaju sa osnovnim vrstama, osobinama, namjenom i konstrukuktivnim izvedbama mašinskih elemenata:Upoznaju sa funkcijom, konstruktivnim oblicima, načinom izrade i materijalima za pojedine mašinske elemente:

- Upoznaju sa standardima za mašinske elemente i načinom njihovog korištenja, - Osposobe za pravilno korištenje tehničke dokumentacije, tablica,grafika,, shema,

crteža i stručne literature, - Osposobe za samostalnost, upornost, tačnost i preciznost u radu, - Osposobe za kritičko, ispitivačko posmatranje svoje okoline, sa ciljem da se ona

promjeni u korisniji oblik, - Osposobe za praktično realiziranje svojih i tuñih ideja u oblasti mašinske i

ostalih struka.

1.2 Mašinski sistemi i sastavne komponente

Mašinski sistem predstavlja materijolizovani, vrlo složeni proizvod ljudskog rada koji samostalno vrši odreñenu čovjeku korisnu funkciju.

Mašinski sistemi se mogu podijeliti na: - Izvršne – one koje vrše koristan rad (mašine alatke, rudarske i grañevinske

mašine, motorna vozila i sl.) - Energetske – one koje vrše pretvaranje jednog oblika energije u drugi

(hidroelektrane, termoelektrane, i sl.) - Mašinski sistemi posebne namjene – (avioni, naoružanje i dr.) Svaki mašinski sistem se sastoji od više komponenti koje se nazivaju: podsistemi,

mašinske grupe, sklopa, podsklopa i djelova.

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

4

Mašinki podsistemi – su sastavljeni od više mašinkih grupa, sklopova, podsklopova i dijelova. Obavljaju obično više pojedinačnih funkcija u sklopu mašinskog sistema ( npr. pogonski agregat na motornom vozilu – treba da kroz vrlo složene procese izvrši pretvaranje hemijske energije iz goriva u mehaničku energiju koja će pokretat motorno vozilo).

Mašinska grupa – je sastavljena od više sklopova, podsklopova i dijelova. Obavlja jednu ili manji broj pojedinačnih funkcija u sklopu mašinskog sistema ( npr. ureñaj za napajanje motora gorivom treba da transportuje gorivo od rezervoara do motora, zatim da ga pod visokim pritiskom u raspršenom stanju ubaci u radnu komoru motora).

Sklopovi – su sastavljeni od više podsklopova i dijelova i obično u satavu maš. sistema obavljaju jednu pojedinačnu funkciju ( npr, pumpa visokog pritiska na motoru- treba da gorivo odvede na nivo visokog pritiska tako da se rasprši na sitne kapljice kada se ubrizga u radnu komoru motora.).

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

Dijelovi ili elementi – su sastavne komponente mašinskih 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 mašinska dijela u jednu cjelinu).

Proizvodom se naziva sve što čovjek svojom rukom napravi finalni proizvod je svaki proizvod koji se nudi tržištu.

1.3 Definicija i podjela mašinskih elemenata

Pod pojmom MAŠINSKI ELEMENTI, koji će se proučavat u ovoj knjizi podrazumjeva se:

- pojedinačni dijelovi koji se u istom ili sličnom obliku javljaju u raznim sklopovima i - pojedini sklopovi koji se nemogu rastaviti na prostije komponente a da pri tome čine

funkcionalnu cjelinu.

Mašinski elementi se mogu podjeliti u dvije osnovne grupe: 1. Opća grupa – to su elementi od općeg značaja, koji su zajednički za razne

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

2. Posebna grupa – to su elementi od užeg specifičnog značaja i javljaju se na manjem broju mašinskih sklopova i sistema koji imaju specifičnu namjenu (npr. kuke, čelična užad,doboši, klipa isl.)

Radi lakšeg i sistmatskog izučavanja mašinskih elementi su podjeljeni u 4 grupe: 1. Mašinski elementi za spajanje ( zakovice, čivije, vijci,klinovi i opruge) 2. Mašinski elementi za kružno kretanje ( osovine, osovinice,, vratila, spojnice i ležišta) 3. Mašinski elementi za provoñenje tečnosti i gasova ( cijevi i cijevni zatvarači) 4. Mašinski elementi za prenos kružnog kretanja ( frikcioni točkovi, zupčanici, remenski,

lančani i prenos užetom)

5

2. OSNOVE PRORAČUNA MAŠINSKIH DIJELOVA

2.1 Definicija proračuna i provjeravanja

Proračunavanje je postupak kroz koji se odreñuju osnovne gemetrijske veličine, kinematske veličine radne sposobnosti i cijena koštanja proizvoda. U praksi se obično provode prethodni i završni proračuni. Prethodni proračun se vrši radi odreñivanja približnih dimenzija mašinskih elemenata, koji su osnova nekog mašinskog sistema. Pri tome se koriste uprošćeni obrasci iz otpornosti materijala ili iskustveni podaci. Završni proračun se izvodi detaljno i kroz njega se odreñuju stvarne dimenzije dijelova i vrši izbor standardnih mašinskih elemenata. Ovim proračunom se obavlja sljedeće:

1. Odreñivanje dimenzija ( veličine) dijelova na osnovu dopuštenih napona u materijalu (npr. dimenzije vratila i sl.)

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

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

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

5. Odreñivanje dimenzija dijelova, s obzirom na odreñena ograničenja (npr. dimenzije kliznog ležišta s obzirom na zagrijavanje u radu, dimenzije kotrljajnog ležaja s obzirom na vijek trajanja i sl.)

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

proračunom može zadovoljiti na mjestu koje mu je namjenjeno u mašinskom sistemu, da li odabrani standardni mašinski elementi zadovoljavaju, da li zadovoljavaju kritični presjeci već proračunatih mašinskih elemenata, da li su kontaktni naponi na dodirnim površinama manji od kritičnih i sl.

Kroz postupak provjeravanja treba doći do sljedećih znanja: - kolika su stvarna opterećenja posmatranog dijela - da li su radni naponi u kritičnim presjecima i na dodirnim površinama manji od

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

6

2.2 Pojam projektovanja i konstruisanja

Pod projektovanjem i konstruisanjem podrazumjeva se stvaralački rad stručnog kadra ( prijektanata i konstruktora), čiji je cilj definisanje funkcije mašinskog sistema i odreñivanje oblika, dimenzija i materijala pojedinih komponenti. Ovaj rad se može odnositi na potpuno nov proizvod ili na usavršavanje postojećeg proizvoda. Projektovanje ima za cilj izradu idejnog projekta mašinskog sistema kao cjeline i obuhvata odreñivanje glavnih komponenti i njihovih pjedinačnih funkcija. Projekat treba da sadrži: proračun, crteže i specifikaciju materijala. Konstruisanje ima za cilj odreñivanje oblika, dimenzija i materijala pojedinih elemenata na osnovu uslova postavljenih idejnim projektom.

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

roku isporuke, - da prouči slična riješenja, uoči njihove nedostatke i dobre strane i na osnovu toga

konstruiše optimalno rješenje, - da maksimalno koristi standardne elemente, - da uvodi automatizaciju gdje god je to moguće i ekonomski opravdano - da vodi računa o težini i kompaktnosti konstrukcije, - da isključi mogućnost nepravilnog rukovanja, - da odabere najpovoljniji materijal i način izrade, - da spriječi mogućnost povrede rukovaoca primjenom zaštitnih mjera, - da detaljno ispita rad proizvoda prije nego se pusti u serijsku proizvodnju, - da prati ponašanje proizvoda u eksplotaciji, uočava eventualne nedostatke i

otklanja i u daljoj fazi razvoja i usavršavanja proizvoda.

2.3 Faktori koji uti ču na konstrukciju

Pojedine komponente mašinskog sistema čije se dimenzije, oblik i materijal definišu kroz postupak projektovanja i konstruisanja mogu zadovoljiti niz faktora. Najvažniji od njih će biti objašnjeni u narednim podtačkama.

2.3.1 Namjena

Osnovni i pokazni uslov za riješavanje zadataka koji je postavljen pred konstruktora je namjena proizvoda. Samom namjenom je već odreñen, pred općih i niz uslova koji moraju biti zadovoljni. Na različitim proizvodima iste namjene ima dosta zajedničkih komponenti. To su prije svega standardni elementi (vijci,ležajevi, razni instrumenti i sl.) . Obično se od

7

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

2.3.2 Funkcija

Pri konstrusanju nekog proizvoda konstruktor mora potpuno poznavati njegovu opću funkciju kao i pojedinačne funkcije pojedinih komponenti. Iz tih funkcija prizilaze razni zahtjevi za sastavne komponente. Uzmimo za primjer putnički automobil. To je proizvod čija je opća funkcija prevoz putnika na raznim relacijama, raznim brzinama i u raznim uslovima. Iz ovog proizilazi da on mora imati točkove da bi se uopšte mogao kretati, pogonski agregat, mijenjati brzinu kretanja, karoseriju sa sjedištima u koju će se smjestiti putnici, upravljački sistem kojim se automobil usmjerava u željenom smjeru i drugo. Pojedini elementi mašinskog sistema u toku eksploatacije mogu prestati da obavljaju svoju funkciju. Uzroci ovome mogu biti sljedeći:

- nedozvoljene plastične deformacije usljed vanjskih opterećenja, - pohabanost i korozija dijela, - greška u materijalu, - zbog promjena karakteristika materijala u toku vremena i sl. U novije vrijeme se u mašinskoj industriji susreće pojam pouzdanost proizvoda.

Takoñer intenzivno se razvijaju naučne metode za procjenu pouzdanosti proizvoda. Cilj ovih procjena je da se sve sastavne komponente nekog mašinskog sistema dovedu u stanje da im vijek trajanja bude približno isti i dovoljno dug.

2.3.3 Bezbijednost u radu

Svi proizvodi koje je čovjek napravio treba da mu korisno služe i da mu olakšaju svakodnevne aktivnosti. Meñutim, skoro svi proizvodi mogu, za čovjeka, izazvati štetne posljedice ako svoju funkciju ne obavljaju pravilno. Zbog mogućih ne željenih posljedica, izradi svakog proizvoda u mašinskoj industriji treba posvetiti dužnu pažnju. Navode se konkretni slučajevi primjene mjera za povećanje bezbjednosti u radu:

- mehanički prijenosnici se smještaju u odgovarajuća kućišta, - remenovi, užadi i lanci moraju biti zaštićeni mrežama ili na drugi način, - kod instalacija fluida pod pritiskom, moraju su ugraditi regulatori pritiska, - oči radnika moraju biti zaštićene od velike temperature, jake svjetlosti,strugotine,

prašine i sl.

8

2.3.4 Materijal

Izbor materijala od koga će se izraditi mašinski element, predstavlja vrlo važan tehničko-ekonomski zadatak za konstruktora. Pravilno obavljanje ovog zadatka zahtjeva odreñeno znanje i iskustvo. Izbor materijala za elemente odreñenog mašinskog sistema, konstruktor vrši na osnovu njegovih osobina, a to su:

1) Fizičke – specifična težina, provodljivost toplote, provodljivost elektriciteta, koeficijent toplotnog širenja i dr.

2) Mehaničke – čvrstoća (jačina), granica razvlačenja, dinamička izdržljivost, tvrdoća, modul elastičnosti i dr.

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

Kod izbora materijala treba uočiti osobine koje materijal mora da ima za element odreñene namjene. Pored namjene, za izbor materijala utiču i:

- oblik elementa, - način izrade, - vrsta naprezanja, - veličina, - broj komada, odnos dva materijala koji su u sklopu, - mogućnost i rok nabave, cijena i sl.

2.3.5 Izrada i obrada

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

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

izvornom obliku, i obuhvataju potupak dobijanja polufabrikata, od koga će se kasnijom mašinskom obradom dobiti gotov mašinski dio. Polufabrikati mogu biti:

- standardni po svom obliku i dimenzijama i kao takvi se nabavljaju na tržištu (čelične šipke, trake, cijevi, razni limovi i sl.),

- specijlani polufabrikati koje konstruktor definiše prema svojoj ideji. Primarni procesi izrade mašinskih dijelova su sljedeći:

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 plastičnog stanja koji se udarima čekića ili presom oblikuje u kalupu ili van njega.

3) Izvlačenje – izvorna sirovina je ne zagrijan ili zagrijan lim, kome se daje željeni oblik deformisanjem na presi, uz pomoćodgovarajućih alata.

4) Zavarivanje – izvorne sirovine su prethodno pripremljeni čelični polufabrikati koji se lokalnim zavarivanjem i stapanjem spajaju u željeni oblik.

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

Sekundarni procesi izrade su sljedeći: 1) struganje – za obradu cilindričnih, koničnih, zavojnih i raznih čeonih površina, 2) rendisanje – za obradu ravnih površina većih mašinskih dijelova, 3) glodanje – za obradu manjih ravnih površina, žljebova i raznih profilisanih površina,

9

4) bušenje – za obradu otvorai rupa, 5) provlačenje – za obradu ravnih i profilisanih površina u serijskoj proizvodnji, 6) brušenje – za završnu i vrlo preciznu obardu površina raznih oblika.

2.3.6 Oblik i težina

Oblik mašinskog dijela treba da bude takav da naponi u pojedinim presjecima budu ujednačeni i manje od dozvoljenih. Na oblik takoñer utiče i mogućnost što jeftinije izrade.

Težina je važan faktor, kome konstruktor treba posvetiti pažnju, kako zbog utroška materijala, tako i zbog lakšeg rukovanja i manje potrošnje energije u radu. Konstruktor mora težiti smanjenju težine, a da pri tome ne ugrozi radnu sposobnost konstrukcije.

2.3.7 Trenje

Trenje je mehanički otpor koji spriječava ili ometa relativno kretanje tijela u meñusobnom dodiru. Ova pojava je posljedica neravnina koje postoje na dodirnim površinama dva elementa koje za ljudsko oko izgledaju ravne.

Slika 2. Dodir dvije površine

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

sklopovi), konstruktor mora voditi računa o trenju i obaviti sljedeće: - predvidjeti pravilnu izradu i obradu kliznih površina, - pravilno odabrati mjesto za dovod maziva, - predvidjeti cirkulaciju i prečišćavanje maziva, - predvidjeti zaštitne mjere protiv prodiranja stranih tijela na klizne površine.

Trenje je posebno vezano za ležajeve, ležišta i klipne mašine (motor).

10

2.3.8 Habanje

Habanje je nepoželjna pojava trošenja (razaranja) površina koje su izložene kontaktnim naprezanjima. Habanje je proces koji se postepeno obavlja na površinama. Posljedice habanja su štetne i ispoljavaju se kao:

- gubitak materijala, - gubitak energije na savladavanje povećanog trenja, - povećanje buke, - povećavanje troškova održavanja i - skraćenje vijekatrajanja. Spoljašnje manifestacije habanja su: brazde, ojedenost, naboranost, izbočine,

oljuštenost i dr. Ukoliko se u toku procesa habanja od jedne površine odvoji čestica, preko nje će se prenositi vrlo veliki pritisci, što dovodi do jakog lokalnog zagrijavanja. Krajnja i najteža faza habanja naziva se zaribavanje.

2.3.9 Korozija

Korozija je negativna pojava koja se javlja usljed utjecaja spoljašnje sredine na mašinske dijelove, pri čemu se na površinama 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 Montaža, rukovanje i održavanje

Montaža predstavlja postupak ugradnje mašinskog dijela na njegovo mjesto u mašinskom sistemu. Sklapanje dijelova sa zazorom (labavo nalijeganje) treba da ide lako i sa što manje pomoćnih alata. Dijelovi sa neizvjesnim nalijeganjem (H/j) se montiraju sa lakim udarcima drvenog čekića. Dijelovi sa preklopom (čvrsta nalijeganja) se montiraju uz pomoć presa, zagrijavanjem otvora, pothlañivanjem osovina ili kombinacijom navedenih postupaka.

Rukovanje podrazumjeva sve radnje oko korištenja u toku eksploatacije. Rukovanje pojedinim proizvodima treba da bude što jednostavnije, sa što manje fizičkog i psihičkog zamaranja.

Održavanje predstavlja niz operacija kojima se provjerava i održava radna sposobnost proizvoda u eksploataciji.

11

2.3.11 Transport

Veličina, težina i oblik proizvoda mora biti u skladu sa mogućnostima transportovanja od proizvoñača do potrošača (korisnika). Proizvodi velikih dimenzija i težina moraju se uskladiti sa propisima za željenički, putni i morski transport.

2.3.12 Vibracije i buka

Vibracije i potresi su štetne pojave kojima su izloženi rukovaoci sa pojedinim ureñajima. U jačem obliku izazivaju umor i oštećenje mišića, zglobova, krvnih sudova i sluha.

Buka je nepovoljna prateća pojava, koja se javlja pri radu pojedinih mašinskih sistema (mašinska postrojenja, automobil i sl.). Ona nepovoljno utiče na psihu čovjeka, slabi koncentraciju, izaziva stanje razdražljivosti i slično.

Zaštitne mjere su propisi koji definišu vrijednost nepoželjnih pojava (vibracija i buke) na čovjeka.

Pri projektovanju i konstruisanju mašinskih sistema mora se voditi računa o zaštitnim mjerama i pri tome imati u vidu sljedeće:

- da ležišta stvaraju manju buku od ležajeva, - da prenos remenom stvara manju buku od lančanika i zupčanika, - da zupčaste prenosnike treba smještatiu posebna kućišta, - na transportnim sredstvima posebnu pažnju treba posvetiti elastičnim

elementima.

2.3.13 Ekonomski i estetski zahtjevi

U uslovima tržišne privrede svaki proizvod ima jaku konkurenciju. Projektanti i konstruktori treba da, ne umanjujući kvalitet i vijek trajanja, iskoriste sve mogućnosti ušteda, i to:

- da primjenjuju standardne elemente, vrše unifikaciju dijelova, koriste standardne polufabrikate, iskoriste već gotove fabričke alate, modele i sl.

- oblik dijelova da bude što jednostavniji, vrijeme obrade što manje, uz korišćenje postojećih resursa fabrike,

- da proizvod u eksploataciji zahtjeva što manji utrošak energije u radu i sl. Estetski zahtjevi za neki proizvod nemaju primarni značaj ali dolaze do izražaja kod

dva proizvoda istih karakteristika.

12

3. SPOJNICE 3.1 Pojam i podjela

Spojnice imaju zadatak da dva susjedna vratila ili drugo vratilo izrañeno iz više

djelova spoje u jednu cjelinu. Koriste se i za spajanje vratila sa elementima za prenos kružnog kretanja (npr. zupčanici, lančanici i dr.). Postavljaju se na krajeve vratila što bliže ležištima. Treba da budu što lakše i da su statički i dinamički uravnotežene, naročito ako se koriste pri velikim ugaonim brzinama. Treba da omogućavaju što lakšu montažu i demontažu, po mogućnosti bez pomjeranja vratila, a neke od njih i isključivanje gonjenog vratila, na duže vrijeme iz pogona.

Slika 3. Shema primjene spojnica

U zavisnosti od načina uključivanja i rada, spojnice se djele na: - mehaničke, - elektromagnetne, - hidrauličke, - pneumatske i - hidrodinamičke.

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

spriječeno je bilo kakvo pomjeranje vratila, pa se može reći da spojena vratila čine jedno vratilo,

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

c) elastične spojnice – dozvoljavaju meñusobno relativno pomjeranje spojenih vratila na račun elastičnih elemenata umetnutih u spojnicu,

d) zglavkaste spojnice – spajaju vratila koja meñusobno zatvaraju neki ugao, e) frakcione spojnice – omogućavaju uključivanje i isključivanje u toku rada, f) specijalne spojnice – mogu biti automatske isklječene koje prekidaju vezu kada obrtni

moment prekorači odreñenu veličinu ili jednosmjerne koje prenose obrtni moment u samo jednom smjeru itd.

13

3.2 Krute spojnice

Za vratila koja su spojena krutim spojnicama može se rećida čine jednu statičku cjelinu. To znači da sve što se dešava na pogonskom vratilu se prenosi na gonjeno vratilo. Ove spojnice imaju jednostavnu izvedbu i nisku cijenu. Od velikog broja konstruktivnih rješenja najčešće se primjenjuju spojnice:

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

3.2.1 Spojnica sa naglavkom

Ova spojnica je jednostavne izvedbe. Sastoji se od: naglavka izrañenog od čelika Č.0445, koji se navlači na krajeve vratila (slika 4a.) i učvršćuje uzdužnim klinovima sa kukom. Pri montaži treba voditi računa da se vratila sučeljavaju na sredini naglavka. To se ostvaruje tako što se na vratilima obilježi mjesto do kojeg se navlaći naglavak.

Slika 4. Spojnica sa naglavkom

Slaba strana ovih spojnica je što imaju lošije centriranje jer se poslije nabijanja klinova

ose vratila i naglavka ne podudaraju, a zahtjeva i izradu dosta dugih žljebova za klinove pa se ne može smjestiti neposredno uz ležišta.

Koriste se za spajanje vratila prečnika [ ]10 100d mm= − i to uglavnom na dizalicama.

Veličina glavčine se odreñuje iz sljedećih 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 pritežu vijcima. Djlovi se pri montaži ne dodiruju kako bi se ostvario što veći pritisak na dodiru polutki oklopa i vratila. Obrtni moment se prenosi trenjem, dok klin bez nagiba služi samo za osigurane veze.

Slika 5. Oklopna spojnica

Montaža i demontaža oklopne spojnice se izvodi jednostavno i bez pomjeranja duž

ose. Oklop spojnice se izrañuje 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 tačno obrañeni prema otvoru spojnice, kako bi se što bolje izvršilo pritezanje.

3.2.3 Spojnice sa obodima

Spojnice sa obodima (slika 6.) su jednostavne izvedbe, a osim što se koriste za spajanje vratila, mogu poslužiti i u druge svrhe. Npr. točak za kočenje, zamajac i sl. Spojnice sa zasebnim obodom izrañuju se od sivog liva SL22, a zatim se nabijaju na vratilo u vrućem ili hladnom stanju, ili se veza oboda i vratila izvodi klinom. Meñutim, ovakva izvedba je nepodesna kada je potrebno izvršiti demontažu jer se vratilo mora aksijalno pomjerati za dužinu površine centriranja.

Slika 6. Spojnica sa zasebnim obodom

15

Podešeni vijci se provjeravaju, a ne podešeni vijci na zatezanje. Prvo se izračunava obodna sila usljed obrtnog momenta:

00

0

2M

FD

= ⋅ ; gdje je

[ ]0F N - obodna sila na osnom kraju prečnika 0D

[ ]0M Nm - obrtni moment,

[ ]0D m - prečnik osnog kruga vijaka.

Poprečna sila koja otpada na jedan podešeni vijak je:

[ ]0 00

0

2 4p

F MF N

z 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 zupčasta spojnica

Hirtova zupčasta spojnica sastoji se od djelova čije su čeone površine ozubljene, a profil zupca razvijen u ravni odgovara profilu metričkog navoja. Dijelovi spojnice se pritežu vijkom. Ona služe za spajanje vratila kod montaže kugličnih ležajai sl. Skupe su jer se traži velika tačnost izrade.

Slika 8. Hirtova zupčasta spojnica

16

3.3 Dilatacione spojnice

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

3.3.1 Kandžasta spojnica

Kandžasta spojnica (slika 9.) sastoji se od dvije glavčine na kojima su izrañene po tri jednake i pravilno rasporeñene kandže. Kod montaže spojnice glavčine se nabijaju na krajeve vratila i obezbjeñuju klinom, a glavčine se postave tako da kanža jedne glavčine ulazi izmeñu dvije kandže na drugoj glavčini. Izmeñu kandži ostavlja se aksijalni zazor kako bi se omogućila uzdužna pomjeranja vratila. Centriranje se izvodi prstenom za centriranje.

Slika 9. Kandžasta spojnica

3.3.2 Zupčasta spojnica

Zupčasta spojnica sastoji se od dvije glavčine sa nizom evolventnih zuba i dvodjelnog omotača sa čije se unutrašnje strane nalaze dva odgovarajuća niza zuba.

Obrtni moment sa jednog na drugo vratilo prenosi se preko omotača pomoću zuba. Ova spojnica omogućava mala uzdužna, poprečna i ugaona pomjeranja jednog vratila u odnosu na drugo.

Može se izrañivati kao dvostrana (slika 10.a) i jednostrana (slika 10.b).

17

Slika 10. Zupčasta spojnica

3.4 Elastične spojnice

Ove spojnice ublažavaju brže promjene obrtnih momenata i udare koji se javljaju u radu, a neutrališu i male netačnosti nastale pri montaži vratila.

Karakteristike elastičnih spojnica definisane su elastičnim elementima koji mogu biti nemetalni i metalni.

3.4.1 Elastična spojnica sa obodom

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

Slika 11. Elastična spojnica sa obodom

18

Spajanje oboda se izvodi vijcima koji su u jednom obodu podešeni po koničnom stablu, a u drugom obodu su smješteni u elastičnim prstenovima od gume ili kože. Mjere spojnice sa gumenim prstenovima za najveći dozvoljeni moment uvijanja (Mumax) dati su u tabeli 1

TABELA 1. Elastična spojnica sa valjčastim gumenim ulošcima prema JUS M.C1.515 (mjere u mm) Nazivni prečnik

D

D0

D

H7

x min

l1

l2

Broj uložaka (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 meñusobno povezana elastičnim elementom koji ima bolik savijenog prstena. Prsten se izrañuje od gume ili plastične mase, ojačan slojevima platana ili pletenicama pamučnih ili sintetskih vlakana.

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

Izbor spojnice se vrši na osnovu obrtnog momenta:

[ ]0

PM Nm

ω=

19

Slika 12. Elastična perifleks spojnica

3.4.3 Elastična spojnica sa trakom

Ova spojnica se još naziva „bibi“ (slika 13.). Sastoji se od dva ista oboda, oklopa i trakaste opruge. Na obodima se sa vanjske strane nalaze zubi naročitog oblika, imaju promjenljiv profil po dužini. Izmeñu zuba se postavlja talasasta čelična opruga koja je sastavljena iz nekoliko dijelova.

Kada je spojnica neopterećena, opruga je ravna izmeñu zuba, ali kada se opterećuje opruga naliježe na zube i deformiše se. Obodi spojnice kao i oklop izrañuju se od čelika ili čeličnog liva.

Slika 13. Elastična 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).

α 1α2α

Slika 14. Shema zglavkaste spojnice

Ravnomjerna ugaona brzina prijemnog vratila postiže se umetanjem posrednog vratila

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

ravni. Postoji veliki broj različitih vrsta spojnica, a dijele se na: - lahke (za alatne mašine, u avijaciji i dr.), - srednje (za automobile, traktore i dr.), - teške (za teška vozila, brodove itd.) i - vrlo teške (za teške valjaoničke stanove, topioničke ureñaje 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 čne spojnice

Ove spojnice omogućavaju da se u toku rada može isključiti jedno vratilo, a ponovno uključivanje je moguće samo za vrijeme mirovanja oba susjedna vratila. Mogu biti sa kandžama i zupčaste.

Isključne spojnice (slika 16.) sastoje se od dvije glavčine. Glavčina na prednjem vratilu je čvrsto nabijena i osiguarana klinom, a druga glavčina

koja se nalazi na prijemnom vratilu može se pomjerati duž vratila sa kojim je vezana pomoću dva klina bez nagiba. Sa čeone strane, kod obje glavčine, nalazi se po nekoliko profila kandže, koje mogu biti:

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

Slika 16. Kandžasta isključna spojnica

Spojnice sa pravougaonim profilom kandži se rijetko koriste jer se pri radu ne može

izbjeći zazor izmeñu kandži. Trapezni profil se koristi kod prenosa većih obrtnih momenata u oba smjera, a

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

kandži.

22

3.7 Uklju čno isključne spojnice

Ove spojnice omogućavaju uključivanje i isključivanje gonjenog vratila u vrijeme rada pogonskog vratila. Uglavnom rade na principu trenja, pa se još nazivaju i frikcione spojnice.

Slika 17. Sheme frikcionih spojnica

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

slučajevima propraćeno malim udarima. Ako bi se izvršilo naglo uključivanje, došlo bi do proklizivanja frikcionih površina, ali se ne bi mogli izbjeći udari a time i lom na elementima koji se nalaze na vratilu (npr. zupčanicima).

Ako su uključenja češća i jače opterećenje, primjenjuje se spojnica sa lamelama. Da bi se prenio obrtni moment sa pogonskog na gonjeno vratilo, mora biti ispunjen

uslov da je na dodirnim površinama sila trenja (Fµ ) veća ili jednaka obodnoj sili (oF ) jer bi u

suprotnom došlo do proklizivanja. Normalna sila na dodirnim površinama postiže se: - mehanički (oprugom ili mehanizmom za uključivanje), - elektromagnetnim putem, - hidraulički i - pneumatski. Da bi normalna sila (nF ) bila što manja povećava se koeficijent trenja tako što se

dodirne površine oblažu frikcionim materijalom.

3.7.1 Frikciona spojnica sa ravnim dodirnim površinama

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

Obodna sila koju treba da prenese spojnica je:

2 oo

o

M sF

D

⋅= ⋅

Nedostatak ove spojnice je što je za njen rad, bez proklizivanja, potrebna velika aksijalna sila koja opterećuje ne samo dodirne površine spojnice nego i vratilo i ležišta. Zbog toga se koristi samo za prenos manjih obrtnih momenata.

23

Slika 18. Frikciona spojnica sa jednom ravnom dodirnom površinom

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 uključivanje i isključivanje (10), glavčina (11) i dr.

Uključivanje spojnice se vrši pomjeranjem, u lijevo, prstena (10) po glavčini (11), gdje prsten pritiskuje sistem poluga (9) koji istovremeno opterećuju lamele. Isključivanje se vrši 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 omogući prijenos snage motora na pogonske točkove, a da istovremeno omogućava 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 žljebovima (8) spojena sa gonjenim vratilom (7) i

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

3.7.4 Frikciona spojnica sa koničnim dodirnim površinama

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

Najjednostavniji način postizanja aksijalne sile (aF ) je pomoću opruge. Ugao konusa

iznosi 12 do 16α = o o . Radi povećanja koeficijenta trenja dodirne površine konusa su snadbjevane oblogama od kože ili azbestne mase.

25

Slika 21. Frikciona spojnica sa jednim (a)

i dva para koničnih tarnih površina (b)

3.7.5 Elektromagnetne, hidraulične i pneumatske frikcione spojnice

Ove spojnice se primjenjuju za daljinsko upravljanje.

Slika 22. Spojnice na daljinsko uravljanje;

a) – elektromagnetna spojnica, b) – hidraulična ili pneumatska spojnica

26

Kod elektromagnetne spojnice elektromagnet (1) se napaja jednosmjernom strujom kroz dodirne prstenove, a hidraulične, odnosno, pneumatske spojnice se uključuju pomoću ulja, odnosno, vazduha pod pritiskom.

Za aktiviranje elektromagnetnih spojnica koristi se jednosmjerna struja napona 24V. Lamele se izrañuju od čelika sa ili bez obloge. Ove spojnice se odlikuju malim dimenzijama i brzim uključivanjem. Koriste se i prenosnicima alatnih mašina ali u grañevinskim i drugim mašinama, a mogu se primjeniti i kao kočnice.

3.8 Sigurnosne spojnice

Sigurnosne spojnice (slika 23.) imaju zadatak da spriječe lom elementa nekog mehanizma, što može biti uzrokovano preopterećenjem ili udarom.

Slika 23. Sigurnosna spojnica sa čivijom

One su proračunate da mogu prenositi odreñeni obrtni moment. Ako se moment, koji

prenosi ova spojnica poveća iznad maksimalnog, dolazi do kidanja čivije i veza izmeñu pogonskog i gonjenog vratila se prekida.

Nedostatak ovih spojnica je što nije potpuna sigurnost koja preopterećenja će aktivirati spojnicu, ali isto tako može u nekim slučajevima doći do loma čivije pri puštanju 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 kružnim (a) i nekružnim valjčićima (b)

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

valjčića (3) uz cilindričnu površinu na dobošu spojnice (2) čime se uspostavlja veza izmeñu pogonskog vratila i nekog obrtnog elementa.

Ove spojnice mogu prenositi velike obrtne momente pri malim sopstvenim dimenzijama uz bešuman rad. Savremenija izvedba je sa valjčićima nekružnog poprečnog presjeka.

28

3.10 Hidrodinami čke spojnice

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

Spojnica se puni mineralnim uljem visoke tačke paljenja i velikom postojanošću sa 85 do 90% zapremine. Ova spojnica prigušćuje oscilacije i udarce, a rad je miran. U slučaju da je spojnica preopterećena duže vrijeme, dolazi do pregrijavanja ulja. Zato spojnica ima lahkotopljivi čep koji se usljed povišene temperature topi pri čemu dolazi do isticanja ulja i prekidanja veze.

Slika 26. Shema hidrodinamičke spojnice

29

SADRŽAJ

1. Uvod u Mašinske elemente (Opšte napomene................................................................2 1.1. Cilj i izučavanje mašinskih elemenata.....................................................................3 1.2. Mašinski sistemi i sastavne komponente.................................................................3 1.3. Definicija i podjela mašinskih elemenata................................................................4

2. Osnove proračuna mašinskih dijelova............................................................................5 2.1. Definicija proračuna i provjeravanja.......................................................................5 2.2. Pojam projektovanja i konstruisanja........................................................................6 2.3. Faktori koji utiču 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 težina.................................................................................................9 2.3.7. Trenja............................................................................................................9 2.3.8. Habanje.......................................................................................................10 2.3.9. Korozija.......................................................................................................10 2.3.10. Montaža, rukovanje i održaavanje..............................................................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 zupčasta spojnica...........................................................................15

3.3. Dilatacione spojnice................................................. .............................................16 3.3.1. Kandžasta spojnica......................................................................................16 3.3.2. Zupčasta spojnica........................................................................................16

3.4. Elastične spojnice................................................. .................................................17 3.4.1. Elastična spojnica sa obodom.....................................................................17 3.4.2. Perifleks spojnica................................................. ......................................18 3.4.3. Elastična spojnica sa trakom.......................................................................19

3.5. Zglavkaste spojnice................................................. ..............................................20 3.6. Isključne spojnice................................................. .................................................21 3.7. Uključno isključne spojnice...................................................................................22

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

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