české vysoké učení technické v praze bakalářská práce

ESK VYSOK UEN TECHNICK V PRAZE

FAKULTA STROJN

IDENTIFIKACE MECHANICKCH VLASTNOST KONTRUKC VINUTCH PRUNCH SPOJEK

BAKALSK PRCE

BAKALSK PRCE

ANOTAN LIST

Jmno autora: Jan FOT

Nzev bakalsk prce: Identifikace mechanickch vlastnost konstrukc vinutch

prunch spojek

Anglick nzev: Identification of Mechanical Properties of Structures

Wound Flexible Couplings

Rok: 2016 Obor studia: Bezoborov stav: 12105 stav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Odbor: Odbor prunosti a pevnosti Vedouc: Ing. Karel Vtek, Csc.

Bibliografick daje: poet stran 51

poet obrzk 34

poet tabulek 4

poet graf 1

poet ploh 0

Klov slova: prun spojka, vinut pruina, ohyb pruiny, torzn tuhost,

nvrhov vpoet

Keywords: flexible coupling, coil spring, spring bending, rotational

stiffness, design calculation

Anotace: Tato bakalsk prce se zabv pedevm sestavenm nvrhovch vpot pro

inovativn model prun spojky. Zskan vztahy mohou poslouit k pedbnmu dimenzovn

st spojky, umon odhad budoucho chovn spojky v zvislosti na jejch parametrech a

srovnn s ji dostupnmi typy prunch spojek.

Abstract: This bachelor thesis deals primarily with definition of calculation formulas to be

used for an innovational type of flexible coupling. Acquired formulas can be used for preliminary

dimensioning of coupling parts, might help to estimate behavior of the coupling depending on

its parameters and will allow comparison with already existing types of couplings.

BAKALSK PRCE

Prohlen

Prohlauji, e jsem tuto bakalskou prci vypracoval samostatn a pouze s pouitm zdroj

uvedench na konci tto prce.

Souhlasm s publikac tto bakalsk prce nebo jejch st, budu-li zrove uveden jako

spoluautor.

Dne: Podpis:

BAKALSK PRCE

Podkovn

Vedoucmu prce Ing. Karlu Vtkovi za cenn rady a pipomnky, vstcn pstup, ochotu a za as,

kter tto prci vnoval.

BAKALSK PRCE

SEZNAM SYMBOL A VELIIN

symbol veliina jednotka

devian moment prezu

4

, prmr

modul prunosti v tahu 2

souinitel ten 1

, , , , sla

modul prunosti ve smyku 2

kvadratick moment prezu 4

polrn moment prezu 4

torzn tuhost 1

moment

poet zvit pruiny 1

polomr

stoupn pruiny 1

posunut

deforman energie

modul prezu v ohybu 3

modul prezu v krutu 3

zkos 1

pomrn prodlouen 1

hustota deforman energie 3

hel stoupn

normlov napt 2

smykov napt 2

hel natoen

BAKALSK PRCE

OBSAH

1. vod ...................................................................................................................................... 2

1.1. Charakteristika spojek ................................................................................................... 2

1.2. Zkladn rozdlen ......................................................................................................... 2

1.3. Mechanicky neovldan spojky .................................................................................... 2

1.4. Neprun spojky ............................................................................................................ 2

1.5. Prun spojky ................................................................................................................ 3

1.5.1. Prun spojky s nekovovm prunm lenem ...................................................... 3

1.5.2. Prun spojky s kovovm prunm lenem .......................................................... 6

1.6. Shrnut vodn stati ....................................................................................................... 9

2. Zkouman model spojky ....................................................................................................... 9

2.1. Pedstaven ................................................................................................................... 9

2.1.1. Nkter dal mon proveden spojky ............................................................... 11

2.2. Silov pomry pi ohybu pruiny ................................................................................ 11

2.2.1. Geometrick charakteristiky pruiny .................................................................. 11

2.2.2. Silov inky pi ohybu pruiny........................................................................... 14

2.2.3. Stav napjatosti ..................................................................................................... 16

2.2.4. Deformace pi ohybu .......................................................................................... 21

2.3. Umstn pruinovho vnce do drky ...................................................................... 24

2.3.1. Prbh operace ................................................................................................... 24

2.3.2. Silov pomry nalisovanho vnitnho pruinovho vnce ................................ 25

2.3.3. Silov pomry nalisovanho vnjho pruinovho vnce ................................. 31

2.4. Torzn tuhost spojky pi penosu krouticho momentu .............................................. 33

3. Zvr .................................................................................................................................... 44

BAKALSK PRCE

2

1. VOD

1.1. Charakteristika spojek

Hdelov spojka je strojn soust, jejm kolem je penos vkonu (potamo krouticho

momentu) mezi spojovanmi hdeli (hnacm a hnanm), kter jsou souos nebo se protnaj pod

ostrm hlem. Dle me spojka chrnit soustroj ped petenm nebo slou k tlumen torznch

kmit [1, str. 587].

1.2. Zkladn rozdlen

Zkladn rozdlen spojek dle normy SN 02 6400, viz t [1, str. 587 589], je nsledujc:

mechanicky neovldan spojky

mechanicky ovldan spojky

spojky hydraulick

spojky elektrick

spojky magnetick

1.3. Mechanicky neovldan spojky

Tyto spojky lze dle dlit nsledovn na spojky:

neprun

o pevn

o vyrovnvac

prun

1.4. Neprun spojky

Pevn spojka zpravidla neumouje vzjemn pohyb spojovanch hdel v jakmkoli smru,

z tohoto dvodu je nutn vyadovat souosost spojovanch hdel. Spojky neobsahuj dn

poddajn len, z toho dvodu neumouj tlumen rz a jakkoli (doasn) rozdly v otkch

hnacho a hnanho hdele. elem tchto spojek je chovat se v idelnm ppad tak, jak by se

choval nedlen hdel. Do tto kategorie se ad mimo jin spojka trubkov, kortkov (zvan

t miskov i objmkov), prubov, kotouov a spojka s elnm ozubenm [1, str. 628 629].

Konstrukce vyrovnvacch spojek umouje vzjemn pohyb spojovanch hdel a kompenzaci

pslunch vl a nepesnost, a to v zvislosti na danm typu vyrovnvac spojky. Stle vak

nee problematiku penench rz a kmit, kter mohou bhem provozu vznikat a bt

zdrojem nadmrnho opoteben i pokozen dalch st stroje loisek, elektromotoru atd.

BAKALSK PRCE

3

Tyto jevy potlauj a spojky prun. Mezi vyrovnvac spojky adme vyrovnvac spojky axiln

a radiln, kloubov (homokinetick klouby, Kardanv kloub, ), kolkov, univerzln aj.

[1, str. 640].

1.5. Prun spojky

Charakteristickm znakem prunch spojek je ptomnost prunho (poddajnho, snadno

deformovatelnho) lenu, kter doke zachytit negativn mechanick vlivy a psobenm sv

vlastn prun deformace znan upravit jejich prbh. Mimoto umouje prun st sten

kompenzovat i polohov a tvarov odchylky. Jeliko poddajnost danho tlesa je zvisl na

materilovch vlastnostech a tvarovch charakteristikch, dostvme dva hlavn zpsoby

realizace prunho elementu. Je mon pout snadno deformovateln materily s nzkou

tuhost nap. gumy, prye, plasty a ki, nebo lze vhodn upravit tvar sousti z materilu

s vysokou tuhost, pedevm z oceli [1, str. 666 667].

1.5.1. Prun spojky s nekovovm prunm lenem

Spojka kotouov s pryovmi pouzdry

Je obdobou neprun prubov spojky

[1, str. 632] s tm rozdlem, e spojovac

rouby jsou nyn opateny pouzdry

zhotovench z prye [1, str. 673]. Z jej

konstrukce je patrn, e hnac a hnan

hdel mus bt rovnobn, rovn

minimln by mla bt i tolerance souososti

hdel (viz tab. 1 dle). Tato spojka je tedy

vhodn pouze na utlumen rz od

krouticho momentu nap. pi spoutn pohonu, ohybov momenty a nepesnosti eliminovat

nedoke.

Spojka s pryovm kotouem

Pkladem tohoto druhu spojky je napklad typ Discflex vrobce RENOLD. Tato spojka sestv ze

dvou prub, mezi n je vloen pryov kotou. V nm jsou zhotoveny otvory, do kterch pesn

zapadaj epy stdav z obou prub. Tm se kotou stv spojovac soust obou prub a mus

pes nj tedy pechzet veker dynamick inky, kter svm prunm chovnm vhodn

uprav. Tolerance souososti a rovnobnosti hdel mus bt mal, nap. podle [2, str. 8, 31, 32].

Obr. 1 Schma spojky s pryovmi pouzdry.

BAKALSK PRCE

4

Obdobou spojky s pryovm kotouem je tzv. spojka Hardy. Do pryovho kotoue s nejastji

tymi i esti otvory jsou rouby pipevnny dvouelisov, respektive telisov unee.

Toto uspodn umouje vt hlovou odchylku os spojovanch hdel. Pro vkonov mn

nron pohony ji lze pout namsto Kardanova