3/11/2014

1

MAINSKIELEMENTIIIMainskielementizaprenoskretanja

R.prof.dr.AdilMuminovi

Mainskielementizaprenoskretanja

Uovugrupumainskihelemenataspadaju: Osovine

Osovina

Osovina

3/11/2014

2

VratilaVratilo

Vratilokodmjenjaa

OsoviniceOsovinica Osovinica

Rukavci

Rukavac Rukavac Rukavac

Rukavci

3/11/2014

3

Spojnice

Kliznaikotrljajnaleita

Osovine Osovine slue za prenoenje i uleitenje mirujuih i obrtnih dijelova, te za

preuzimanje poprenih i eventualno uzdunih sila koje na te dijelove djeluju.

Osovine mogu biti mirujue (dijelovi na njima rotiraju slika a ) ili rotirajue(dijelovi su na njima privreni i rotiraju zajedno s njimaslika b).

Osovine se uglavnom koriste kod vagonskih konstrukcija, a nekada se moekoristiti kod drugih motornih vozila.

Osovine su optereene na savijanje i ne prenose obrtne momente.

Osovina

Osovina

a) b)

3/11/2014

4

Sa slike vidimo da je osovina optereenapoprenim silama, tj osovine su optereenesamo na savijanje i prenose kruno kretanje.

Optereenjaiproraunosovina

FA FB

F

Idealni oblik osovine bi bio parabolian iimao bi najbolju iskoristivost materijala.

Takav oblik teko je izvesti u praksi pa seumjesto njega koristiti stepenasti oblikosovine koji je daleko laki za izradu.

FT

Ms

j j

Obzirom da je osovina optereena samo nasavijanje onda je proraun dalekojednostavniji i svodi se na odreivanjeprenika osovine na karakteristinimmjestima.

Idealnioblikosovine

Stvarnioblikosovine

Rukavac

Karakteristina mjesta su npr. leita osovina(A i B) i mjesta gdje djeluje optereenje (F).Kada se provede naponska analiza dobije sei i j ik

FA FB

F

izraz za izraunavanje prenika nakarakteristinim mjestima:

FT

Ms

Idealnioblikosovine

Stvarnioblikosovine

Rukavacmomentsavijanjanakarakteristinommjestu

dozvoljeni napon na savijanje (zavisi odmaterijala koje je najee nelegiraniugljenini elik)

3/11/2014

5

Osovinice Osovinice seupotrebljavaju za zglobno spajanje mainskih dijelova.Pri tome

jedan dio moe biti pokretljiv oko osovinice,dok drugi miruje ili su oba dijelapokretljiva.Pokretljivi dio osovinicemora sepodmazivati.

Osovinica

Oblikosovinice

Osovinice mogu biti razliite konstruktivne izvedbe i uglavnom miruju iliosciluju. Kod ugradnje se moraju aksijalno osigurati, a za tu svrhu se koristeosigurai kao kod navojnih veza ili se osigura kombinuje sa naslonom.Izrauju se kao pune ali esto se koriste i uplje osovinice radi smanjenjateine, a nekada i elastine (razrezane) osovinice.

Otvorzaosiguranje Naslon

, ( )

Osovinicestandardnih oblika:a)glatka osovinicasrascjepkom, b)glatka osovinica suskonikom, c)osovinicasglavom, d)osovinica s navojem

3/11/2014

6

Proraun vrstoe osovinice

Sila Fuzrokuje:

naprezanjenasmicanjes upresjecimaIiII:

naprezanje na savijanje s na mjestunajveeg momenta savijanjaMs,max:

povrinski pritisak p1 izmeu osovinice ipoluge, te povrinski pritisak p2 izmeuosovinice i kuita:

VratilaVratila osim momenta savijanja prenose i snagu (momemt uvijanja) sa jednog dijela vratilana drugi, za razliku od osovina koje prenose samo momente savijanja. Iz ovoga zakljuujemoda je proraun vratila vrlo sloen i odgovoran jer se na njima pojavljuje osim savijanja i naponuvijanja, koji potie od sila na elementima koji se nalaze na vratilu (primjer zupanika).

Vratilo

3/11/2014

7

vrstavratilapremakonstrukcujimogubitiprava (slikaa) ikoljenasta (slikab).

a)

Koljeno

b)

Koljenasto vratilo slui za pretvaranje pravolinijskog kretanja u obrtno kretanje i obratno.Proraun ovih vratila je izuzetno sloen jer imaju neravnomjernu raspodjelu vratila naodreenoj duini. Posebno je teko podmazivati ovakva vratila obzirom da imaju tzv.letea leita.

Vratila se mogu podjeliti na lagana (slika a) i teka (stepenastogoblika, slika b). Kod laganih vratila mogu se zanemariti teineelemenata koje vratilo nosi a kod tekih ne mogu.

a)Laganovratilo

b)Tekostepenastovratilo

3/11/2014

8

Proraun laganogvratila

Lagana vratila su zapravo kratka vratila i ona se proraunavaju samo na uvijanje jer jenapon na savijanje mali. Izraz za raunanje prenika lakog vratila d ima oblik:

Proraun tekih vratila je znatno sloeniji jer simultano djeluju momenti savijanja imomenti uvijanja, a osim toga moramo voditi rauna o kvalitetu izrade i koncentracijinapona. I na osovini pa i na vratilima moraju postojati rukavci koji slue za oslanjanje ovihelemenata u leitima.

Na vratilu obino imamo ljebove za klin na koji se postavljaju prenosnici snage npr.

Konstrukcijsiproraun tekogvratila

zupanik, a znamo da oni stvaraju koncentraciju napona. Takoer na vratilima moraju biti isredinja gnijezda na krajevima vratila koja slue prilikom izrade vratila radi centriranjavratila.

3/11/2014

9

Proraun tekog vratila svodi se takoer na odreivanje prenika vratila na karakteristinimmjestima kao to su pojedine stepenice pri emu stepen sigurnosti s = 1,5 3 iznimno do 5.Prenik vratila se rauna po izrazu:

idealni fiktivni ili zamiljeni momenat koji uzima u obzir i savijanje iuvijanje, utvruje se po hipotezama o slaganju momenata.

koeficijentkojinajeeiznosi:

Kao to je ve reeno, rukavac je dio vratila ili osovine koji stvara nalijeganje saleajevima. Rukavci mogu biti optereeni razliitim silama, npr poprenim,uzdunim ili i jednim i drugim istovremeno.

U zavisnosti od karaktera dejstva spoljanjih sila rukavci mogu biti:

Rukavci

radijalni ( sila djeluje normalno na osu), i aksijalni (sila djeluje u pravcu ose).

Po obliku radijalni rukavci mogu biti: cilindrini (slika a), konini (slika b), i loptasti (slika c).

a) b) c)

3/11/2014

10

Primjeri aksijalnih rukavaca

a)Rukavacsaravnimelom b)Rukavacsaprstenastimelom c)Grebenastirukavac

Rukavcimorajubitiizraenivisokimkvalitetomjerprenosevelikaoptereenjaprivelikimbrzinamaijakosezagrijavaju.

Najvanijikonstruktivnakarakteristikaradijalnihrukavcajevitkostrukavca.

vitkost rukavca ( = 0.81,2)d prenik rukavcaL duina rukavca

3/11/2014

11

Spojnice

Uvod Spojnice slue za spajanje vie vratila u jednu cjelinu, a sa druge strane

slue za vezu pogonskog i gonjenog vratila.

Pogonsko vratilo je ono vratilo koje je spojeno sa izvorom snage, npr.elektromotor, a gonjeno vratilo je vratilo koje je spojeno sa radnomelektromotor, a gonjeno vratilo je vratilo koje je spojeno sa radnommainom, npr. sa motornim vozilima, i ono prima snagu od pogonskogvratila. Dakle, spojnica nam slui da prenese snagu sa pogonskog nagonjeno vratilo.

Vezavratilapomouspojnice;(1pogonskovratilo,2gonjenovratilo,3spojnica,4leita)

3/11/2014

12

Dakle, spojnica slui samo za transmisiju (prenos) snage i morajubiti male teine, jednostavne konstrukcije, montirana blizu leitaitd. Postoji veliki broj razliitih spojnica, a najee se dijele usljedee grupe:

a) Krute spojnice

b) Dilatacione spojnice

c) Elastine spojnice

d) Kardanske spojnice

) Uklj i klj j ie) Ukljunoiskljune spojnice

f) Specijalne spojnice

Krutespojnice

Krute spojnice slue za kruti prenos snage sa pogonskog nagonjeno vratilo i prednost im je to nemaju nikakvih gubitaka,jednostavne su konstrukcije, a ostalo su im sve nedostaci, npr.:o kruto prenose udare sa pogonskog na gonjeno vratilop p g g g jo ne dozvoljavaju nikakva pomjeranja vratila (ugaona, poprena

i uzduna),...

U upotrebi je veliki broj ovih spojnica, a djele se na:o spojnica sa naglavkom,o krute spojnice sa obodimao krute spojnice sa obodima,o oklopnespojnicei dr.

3/11/2014

13

Spojnica sa naglavkom (ahurasta spojnica)

SpojnicasanaglavkomSKF

1unutranjaahura,2naglavak,3kanalizamazivo,4otvorzaprivrivanjeinjektora

3/11/2014

14

Krute spojnice sa obodima

Oklopnaspojnica

3/11/2014

15

Dilatacionespojnice

Dilatacione spojnice su takve spojnice koje dozvoljavaju pomjeranjevratila u toku rada to je vrlo bitno, npr. kod zagrijavanja vratila.Dakle, kod ovih spojnica postoji odreeni zazor izmeu vratila kojipreuzima na sebe tu dilataciju ili poveanje duine vratilapreuzima na sebe tu dilataciju ili poveanje duine vratila.

Tu se najee koriste kandaste spojnice. Sastoji se od dve glavinekoje na eonoj strani imaju po tri kande simetrino postavljene.

Elastinespojnice

Elastine spojnice su takve spojnice koje nam dozvoljavaju da sevratila u toku rada mogu ugaono, popreno i uzduno pomjerati, aosim toga priguuju udarna optereenja koja se eventualno pojavena pogonskom vratilu i na taj nain titimo gonjeno vratilo koje jevezano za neku radnu mainu.

Dakle, izmeu vratila postoji elestini umetak koji to omoguuje iobzirom na to, postoji nekoliko tipova ovih spojnica, koje suprikazane na sljedeim slikama.p j

3/11/2014

16

Elastinaspojnicasagumenimprstenovima

Elastinaperifleksspojnica(spojnica sa elastinim vjencem )

1glavina,2stezniprsten,3elastinipojas

3/11/2014

17

Elastinaspojnica''BIBI''

Stanjeopruge:1normalnooptereenje,2 jakooptereenjei3udar

Elastina kandasta spojnica (eupex spojnica)

3/11/2014

18

Zupastaspojnica TAKE(TACKE)

Kardanske(zglavkaste)spojnice

Kardanske spojnice su takve spojnice koje omoguavaju spajanjevratila pod uglom.

3/11/2014

19

ZglavkastaspojnicaVilfl(Wlfel)

Zglavkastaspojnicasaloptastimzglavkom

3/11/2014

20

Ukljunoiskljunespojnice

Ukljunoiskljune spojnicesu takve spojnice koje dozvoljavaju dase u toku rada mogu ukljuiti i iskljuiti ili samo ukljuiti.

U tu svrhu se koriste npr.: kandaste spojnice koje dozvoljavajusamo iskljuenje gonjenog vratila, ali ne i ukljuenje, zatimHildebrantova spojnica, frikcione spojnice i elektromagnetne salamelama.

Najvie se koriste frikcione (na principu trenja) koje se mogu Najvie se koriste frikcione (na principu trenja) koje se moguukljuiti i iskljuiti pri bilo kojem broju obrtaja pogonskog igonjenog vratila (u motornoj industriji su poznate kao KVAILO).

Iskljunakandastaspojnica:a)satriib)saviekandi

3/11/2014

21

Hildebrantovaspojnica

1i2glavine,3klin,4prstenastioslonaca)uiskljuenomstanju,b)uukljuenomstanju

Frikcionaspojnicasaravnimdodirnimpovrinama

3/11/2014

22

Frikcionaspojnicasakoninimdodirnimpovrinama

Domenleblankovafrikcionaspojnica

1i2glavine;3kliza;4opruga; 5i6osovinicezaoprugu;7saonicesapapuom; 8tegzalakeiskljuivanjei9zaptivnilim

3/11/2014

23

Elektromagnetnafrikcionaspojnicasalamelama

Specijalnespojnice

Obuhvataju Sigurnosne spojnice koje u sluaju preoptereenja seautomatski iskljuuju iz transmisije snage.

h l d Koriste se i Sinhronizacione spojnice, a cilj ove spojnice je daujednai broj obrtaja gonjenog sa pogonskim vratilom, zato to sene mogu spojiti vratila ako se okreu razliitim brojem obrtaja.

Osim ovih koriste se i Centrifugalne spojnice koje se aktivirajuautomatski kad pogonsko vratilo dostigne odreeni broj obrtaja, aovo je povoljno jer se onda ne pojavljuju udari pri spajanju vratila.

3/11/2014

24

Sigurnosnaspojnicasaivijom

Sinhronizacionaspojnica

3/11/2014

25

Centrifugalnaspojnica

Kliznaikotrljajnaleita

3/11/2014

26

Leita slue za oslanjanje vratila, osovina i slino i uglavnom se dijele u dvije grupe, i to:

- Klizna leita koja imaju dominantno trenje klizanja.

Kotrljajna leita koja imaju dominantno trenje kotrljanja- Kotrljajna leita koja imaju dominantno trenje kotrljanja.

Kotrljajna leitaKlizna leita

Otvor za dovod

Na donjoj slici dat je prikaz kliznog i kotrljajnog leita na vratilu.

Vanjski prsten Kotrljajno tijelo

Rukavac

Unutranji prsten

Gornje kuite dvodjelnog kliznog leita

Posteljica Rukavac

maziva

Vratilo

Kotrljajno leiteKlizno leite

Donje kuite dvodjelnog kliznog leita

3/11/2014

27

I klizna i kotrljajna leita mogu prenositi poprene i uzdune sile iliistovremeno i jedne i druge pa se zbog toga i leita dijele na:o radijalna (poprena, a),o aksijalna (uzduna, b) io radi aksijalna (uzduno-poprena, c)

a) b) c)

Klizna leita

a) b) c)

Kotrljajna leita

Klizna leita se obino izrauju kao dvodjelna zato da bi se moglalake montirati na vratilo s jedne strane, a s druge da u sluajuoteenja posteljice istu moemo lako zamijeniti.

Konstrukcijakliznihleita

1 trup,2poklopac,3i4donjaigornjaposteljica,5otvorzazavrtanjzavezutrupaipoklopca,6otvorzadovodmaziva.

3/11/2014

28

Primjerdvodjelnogkliznogleita

a trup(donjekuite),bpoklopac(gornjekuite),cdonjaigornjaposteljica

Posteljica se izvodi kao dvodjelna i obzirom da je direktno u kontaktu sarukavcem, mora se izraivati od materijala koji imaju nizak koeficijenttrenja, odnosno klizanja. Obino je materijal posteljica bronza, a akoelimo jo kvalitetnije posteljicu, onda unutranjost se posteljicepresvlai tankim slojem bijelog metala koji je relativno skup, pa taj slojtreba biti vrlo tanak (reda 10 do 15 m)treba biti vrlo tanak (reda 10 do 15 m).

Kuite se obino radi od jefitnih materijala (sivi liv) i obzirom da je onjako izdrljiv onda moemo kazati da je vijek trajanja kliznog leitaneogranien.

Kod kliznih leita moramo obezbjediti da ne doe do direktnogkontakta rukavca i posteljice, to znai da moramo dovesti dovoljnukoliinu maziva i zato su predvieni odreeni naini za dovod maziva.

3/11/2014

29

Za dovoenje mazivo koristi se ili mazalica za pojedinano dovoenjenpr. mazalice sa fitiljem (a) , mazalica sa ventilom (b), mlaznica saipkom (c) i sl.

Podmazivanjekliznihleita

Podeavanje

Staklo

Staklo za posmatranjeposmatranje

a) b) c)

c) Podmazivanje sa slobodnim prstenom d) Podmazivanje sa vrstim prstenomc) Podmazivanje sa slobodnim prstenom d) Podmazivanje sa vrstim prstenom

3/11/2014

30

Centralni nain podmazivanja je sigurniji i moemo obezbjeditipotpuno podmazivanja tj. potpuno odvojiti rukavac od posteljice i nataj nain znatno smanjiti koeficijent trenja klizanja. Kod nepotpunogpodmazivanja imamo kontakt rukavca i posteljice direktno, toznai da je koeficijent trenja znatno vei. Poto je teko obezbjeditipotpuno podmazivanje, veina kliznih leita (oko 90 %) radi sanepotpunim podmazivanjem.

Centralni nain podmazivanja je efikasan, prua mogunostkontrole koliko maziva ima u kliznom leitu. Meutim, ovaj naintrai sloeniju opremu kao npr. hladnjake, filtere, pumpe, cjevovodei sl.

Uloga maziva nije samo da podmazuje klizne povrine nego i davri hlaenje kliznog leita, to centralno podmazivanjeobezbjeuje, dok podmazivanje mazalicama to ne obezbjeuje.

Centralninainpodmazivanjaprimjer

3/11/2014

31

Maziva koja se koriste mogu biti razliitog porijekla a najee sekoriste mineralna maziva i sintetika maziva. Mineralna maziva suporijeklom od nafte. Najvanije veliine kod ovih maziva su

Mazivazapodmazivanjekliznihleita

kinematska i dinamika viskoznost maziva (, ).

Viskoznost maziva je zapravo unutranje trenje u mazivu adinamika viskoznost je ona veliina koja je pokazatelj kvaliteta togmaziva (Pas). Od maziva se koriste ulja i masti. Ulje nam moeobezbjediti potpuno podmazivanje dok mast ne moe pa se veimdijelom koriste ulja za klizna leita.

Glavna karakteristika kod masti jeste taka kapanja tj kada mastGlavna karakteristika kod masti jeste taka kapanja, tj. kada mastpusti prvu kapljicu a to se deava obino kod temperature od 333 K(60 C).

Sintetika ulja se danas masovno koriste u motornoj industriji aprednost u odnosu na mineralna su ta to to ulje nije zapaljivo.

Najvanije karakteristike kod kliznih leita su zazor z, ugaona brzinavratila , dinamika viskoznost maziva te se zahtijeva da osa rukavcabude paralelna sa osom posteljice (koaksijalna).

Osim ovih veliina kod kliznih leita kod kliznih leita je bitna iekscentrinost e, tj. udaljenost ose rukavca i ose posteljice.

Proraunkliznihleita

j j p j

e

Posteljica

Povrinski pritisak

3/11/2014

32

Klizna leita nisu standardizovana to ima za posljedicu da se morajuproraunavati a najvanija veliina za proraun jeste bezdimenzionalnikoeficijent zvani Sommerfeld-ov broj, So.

pS

2sr

0 =

p - pritisak u kliznom leitu ( p = F/A ),zdz

sr = - relativni zazor (%),z zazor,

d prenik rukavca.

Na osnovu Sommerfeld-ovog broja se prorauna kliznih leajevagrana u dva pravca:

S0>1 sluaja kada je u pitanju teko optereenopodruje rada.

S0

3/11/2014

33

Kotrljajna leita imaju niz prednosti u odnosu na klizna jer kod njihdominira trenje kotrljanja koje je znatno manje od trenja klizanja pasu gubici snage manji. Zagrijavanje leaja je manje itd. Osim togakotrljajna leita se lake odravaju jer ne zahtjevaju intenzivno

Kotrljajnaleita

podmazivanje kao klizna, nego mogu se nekada i ne podmazivati ilise podmazuju jednom u radnom vijeku i to na poetku.

Nedostatak kotrljajnih leita je taj to ne mogu prenositi velikaoptereenja kao klizna iz razloga prevelikih deformisanja kotrljajnihtijela, pojave pukotina i sl, Takoer, kotrljajna leita nisu pogodnaza prevelike brzine zato to bi usljed centrifugalne sile kotrljajnatijela (kuglice i valjci) izlazila iz svojih putanja i otetili prstenovetijela (kuglice i valjci) izlazila iz svojih putanja i otetili prstenoveleaja. Nedostatak je takoer to u sluaju oteenja jednogkotrljajnog tijela se mora zamijeniti kompletan leaj. Isto takonedostatak je to se kotrljajni leaj moe raditi kao jednodijelni tooteava montau na vratilu.

Prednost kotrljajnih tijela je to su standardizirani (za razliku odkliznih leita), a to znai da se ne proraunavaju nego se birajudirektno iz kataloga proizvoaa na osnovu statike i dinamikemoi noenja (C0, C). Najvei proizvoai kotrljajnih leajeva suSKF i FAG.

Kotrljajna leita se sastoje od vanjskog i unutranjeg prstenaizmeu kojih se nalaze kotrljajna tijela (kuglice, valjci, konusni valci,itd) i draa kotrljajnih tijela koji imaju zadatak da kuglice dre naodreenom odstojanju i da pravilno funkcioniu.

3/11/2014

34

1 - vanjski prsten, 2 ljeb za kuglice u vanjskom prstenu, 3 kotrljajnatijela ( kuglice, valjci,..); 4 dra kotrljajnih tijela; 5 ljeb u unutranjemprstenu; 6 unutranji prsten

2 5

1 6 3 3

3

U praksi se koriste kotrljajna leita sa kuglicam i sa valjcimarazliitih oblika.

Leitasakuglicama

a) b) c)

Ukoliko su kotrljajna tijela kuglice, onda im je oznaka B i po toj oznaci seu katalogu biraju kuglina leita. Isto tako vidimo da moe biti jedan redk li ili d t d l it biti dij l ( ) d i dkuglica ili dva te da leita mogu biti radijalna (a), samopodesiva sa dvareda kuglica (b) te aksijalna (c). Ukoliko je radijalni dodir onda leajprenosi samo poprene sile dok aksijalne sile prenosi ali vrlo male.Ukoliko je samopodesivi leaj on omoguuje da se podesi premapoloaju vratila u toku rada tako da nije ugroena ispravnost rada leaja.

3/11/2014

35

Ukoliko imamo samo aksijalne sile onda se koristiti leaj (c) i ovajleaj ne prenosi uopte radijalne sile. Vidimo takoer da se kuglicestavljaju u drae kuglica koji mogu biti razliito izvedeni a najeavarijanta za kuglice su metalni limeni drai.

Kuglice

Zakovice Gornji dio draa

Donji dio draa

Dra kuglica se obino sastoji iz dva dijela spojena sa zakovicama idri kuglice na odreenom odstojanju bez obzira na brzinu obrtanja iliteinu koju prenosi. Za druga kotrljajna tijela koriste se i druge vrstedraa koji su obino masivniji i ne rade se od elika nego npr.mesing.

Leitasavaljcima

R K S N

Ukoliko su kotrljajna tijela valjci onda oni mogu prenositi znatnovea optereenja. Oblik valjaka moe biti cilindrian (a) i on prenosiznatne radijalne sile ali i aksijalne manjeg intenziteta. Potomkonusni valjci (b) mogu prenositi i radijlane i aksijalne sile velikih

a) b) c) d)

konusni valjci (b) mogu prenositi i radijlane i aksijalne sile velikihvrijednosti. Valjci mogu biti sferni (c) i oni slue za prenos velikihradijalnih sila i mogu biti takoer jednoredni ili dvoredni, valjci uobliku iglica (d) koje prenose velike poprene (radijalne) sile akoriste se kada elimo imati kompaktniju konstrukciju koja zauzimamanje prostora. I ova kotrljajna tijela moraju imati drae kotrljajnihtijela koja su vrlo masivna i od mesinga.

3/11/2014

36

Obzirom da su standardizovana, kotrljajna leita se biraju direktnoiz kataloga na osnovu dinamike moi noenja:

nTFnTFC

Izborleita

m mH00

H FnTFC

16660==

F ekvivalentno optereenje; F = x Fr + y Fa [kN],H faktor temperature leaja i obino je ta temperatura 373 K (100 C),x,y faktori koji zavise od tipa leaja i njegove sposobnosti da primi

radijalna odnosno aksijalna optereenja,T vijek trajanja leaja (5 10000 h),n broj obrtaja vratila [min-1],T0 vrijeme ispitivanja kotrljajnog leaja (T0 =500 h),n0 broj obrtaja ispitivanja leaja (n0 =33,3 min-1),m eksponent zavisi od vrste leaja, pa tako je npr. m=3 ako su kotrljajna

tijela kuglice dok je za valjke m=3,33.

Primjeri ugradnje leaja