3, Spoje Hřídele s nábojem

– Vytváří rozebiratelné spojení dvou strojních součástí

Skupiny spojů:
1) S tvarovým stykem:
a) Příčný kolík
b) Těsné nebo výměnné pero
c) Kotoučové pero
d) Drážkový (lehká, střední a těžká řada: 6 až 20 drážek)
e) S jemným drážkováním: 15 až 42 drážek
f) S evolventní drážkováním: 6 až 82 drážek
g) Neokrouhlé spoje (P3,PC4)

Perové spoje:
-Spoj s tvarovým stykem -> silové zatížení se přenáší přes boční plochy pera (tvar)
-Použití:
1) Pro přenos točivého momentu
2) Zajištění axiálního pohybu náboje po hřídeli
3) Nahrazuje již méně používané spoje klínové
4) Pero má stejný tvar jako drážkový klín bez nosu
5) Na konci obvykle zaoblené
6) Při rotaci nedochází k vibracím a k chvění (náboj není vyosen jako u klínového spoje)
7) Mezi horní plochu pera a drážkou v náboji je vůle -> pero radiálně nepůsobí (silově) na náboj
8) Rozměry per a drážek stanoví příslušné normy ČSN
9) Délka pera se musí zjistit výpočtem nebo je dána délkou náboje

Druhy per:
1) Těsná Šířka pera je o něco větší než šířka drážky -> do drážky v hřídeli se zasune mírným poklepem, náboj se musí proti osovému posuvu pojistit, např. stavěcím šroubem

2) Výměnná
a) Použití: kde potřebujeme axiální posuv náboje po hřídeli -> délka pera je větší než délka náboje
b) V drážce jsou uchyceny dvěma stavěcími šrouby, šířka pera je o něco menší než šířka drážky v náboji -> nedochází při pohybu ke tření mezi boky pera a stěnou drážky

3) Úsečová (Woodruffová)
a) Použití: Pro uložení krátkých nábojů
b) Větší zeslabení průřezu hřídele, lze použít i když má drážka v náboji úkos -> díky půlkruhovému tvaru je pero schopno si nastavit nejvhodnější polohu
Montáž per:
-Nutné přilícovat do drážky hřídele či náboje pilováním nebo zaškrabáváním
-Nejdříve usadí pero do drážky v hřídeli, přes které se naráží součást s nábojem
-Pera jsou do drážek zalisována s značným přesahem -> zaráží se paličkou

Drážkové hřídele:
1) Slouží ke stejnému účelu jako spoje perové (přenos točivého momentu)

2) Použití: Kde se náboj po hřídeli často posouvá i při zatížení (např. v převodových skříních silničních automobilů)

3) Může přenášet velké dynamicky působící silové zatížení díky velkému množství „per“ zhotovených na hřídeli

4) Přesné (dokonale ustředí spojované součásti), ale montážně nákladné

5) Druhy drážkování:
a) Rovnoboké drážkování: Boky per a drážek jsou navzájem rovnoběžné
i) Výroba v několika variantách: Lehké, Střední, Těžké
ii) Středění hřídele a náboje je provedeno buď na vnější nebo na vnitřní průměr, popř. i na boky
b) Evolventní drážkování: Má boky per i drážek ve tvaru evolventy, středění hřídele a náboje je obvykle provedeno na boky per
c) Jemné drážkování: Charakteristické velkým počtem drážek, možnost jemného nastavení vzájemné polohy (díky velkému množství drážek) hřídele a náboje (např. u řadící páky motocyklu)

Montáž drážkových spojů:
-Nejdřív se musí odstranit z drážek otřepy a oděrky
-K přilícování se používá škrabáku nebo brousku, NIKDY né pilníku
-Těsné uložení (k dokonalému ustředění hřídele a náboje) se provádí nalisováním spoje na hřídel, ZÁSADNĚ NE rázy paličkou či kladívkem
-Nalisování se často provádí za tepla, kdy se součást s nábojem ohřeje na 80 až 120°C a nasune se na hřídel
-Po vychladnutí se získá pevný spoj
-Ručním sestavením součástí s drážkovým nábojem a hřídelem se vytváří přechodné a hybné uložení

2) Předepjaté s tvarovým stykem:
a) Podélný kolík
b) Vsazený kolík
c) Drážkový klín
d) Tangenciální klín

Klínové spoje s podélným klínem:
-vznikne zaražením klínu mezi spojované části -> spoje se silovým stykem
-Slouží: Pro přenos silového zatížení a pohybu, k nastavení vzájemné polohy dvou součástí
Používají ke spojení hřídele s náboje pro přenos točivého momentu (rotačního pohybu), kde NENÍ POŽADOVÁNA souosost spojovaných částí
Klín:
a)Má v podélném směru úkos

b)Zaráží se ve směru osy hřídele mezi hřídel a náboj -> po zaražení vznikne tlaková síly mezi stykovými plochami spojovaných součástí vlivem úkosu -> vznikne tření, které umožňuje přenos točivého momentu

c)Čím víc je klín zaražen, tím je větší tření

d)Tento spoj není vhodný, kde jsou vysoké otáčky -> vznik vibrací v důsledku zaražení klínu dochází k vyosení náboje -> vznik odstředivých sil

e)Vibrace lze částečně kompenzovat, když se použijí dva klíny proti sobě

Podélné klíny se vyrábějí:
1) S nosem
a) Použití tam, kde není možné při demontáži klín vyrazit z druhé strany

2) Bez nosu

3) Dále rozeznáváme klíny:
a) Třecí – Používá se pro přenos malého silového zatížení, spodní strana klínu je válcově zaoblena (podle poloměru hřídele), drážka je pouze v náboji -> nezeslabuje průřez hřídele
b) Ploský – Může přenášet větší silové zatížení než klín třecí, na spodní strana je rovná a v hřídeli je odpovídající ploška, v náboji je drážka jako u třecího klínu
c) Drážkový – Schopen přenášet velké silové zatížení, drážka je v náboji i ve hřídeli -> zeslabuje se průřez hřídele, stejný tvar jako klín ploský
d) Tangenciální – Použití pro přenos velkých točivých momentů působící střídavě v obou směrech otáčení hřídele, zaráží se vždy dva proti sobě, drážky v hřídeli a v náboji je drážka v tangenciálním (tečném) směru k povrchu stykové plochy hřídele s nábojem
– Všechny výše zmíněné klíny mají podélném směru úkos 1:100
– Stejný úkos má i šířka v náboji
Klínové spoje s příčným klínem:
– Silové zatížení působí kolmo k ose klínu
– Mohou mít úkos na jedné straně nebo na obou
– Zaráží se kolmo k podélné ose spojovaných součástí

1) Podle účelu rozlišuje příčné klíny na:
a) Spojovací – Používají se ke spojení strojních součástí a k přenosu silového zatížení z jedné části na druhou
i) Může být proveden s:
(1) Bez předpětí – Silové zatížení musí působit pouze jedním směrem a během provozu se nesmí měnit -> Pokud by přestala působit síla (např při změně směru otáčení) klín by se uvolnil
(2) Předpětím – Může přenášet vnější silové zatížení, které během provozu mění svůj směr
(a) Předpětí je realizováno pomocí: Nákrůžku, Kužele, Dvou klínových spojů umístěných proti sobě
b) Stavěcí – Používají se: K ustanovení vzájemné polohy dvou částí vůči sobě vymezení vůle mezi součástmi
i) Mají jednostranný úkos
ii) Nastavení polohy se provede např. pomocí šroubů

Montáž klínových spojů:
-Nutné přilícovat do drážky hřídele či náboje pilováním nebo zaškrabáváním
-Nejprve se usadí spojované součásti a pak se paličkou zarazí klín do drážek

3) Se silovým stykem (tření): – Podstatou funkce je tření ve stykovými plochami
a) Svěrný spoj se šroubem
b) Svěrný šroub s kuželem
c) Rozpěrný spoj pružnými kroužky
d) Rozpěrný spoj upínacím pouzdrem
e) Rozpěrný spoj hvězdicovými podložkami
f) Tlakový spoj

Svěrné spoje:
-Podstatou je tření, které vzniká ve stykových plochách spojovaných součástí
-Spoje se silovým stykem
-Použití: Pro snadné a rychlé spojení/rozpojení strojních součástí, kde je je potřeba snadná změna vzájemné polohy

Druhy a provedení:
1) Svěrný šroub se šroubem:
a) Použití: Pro snadné spojení součástí válcového nebo plochého tvaru (např. spojení kliky s hřídelem)
b) Šroubem lze vyvinout velkou přítlačnou sílu -> možno přenášet velké vnější silové zatížení

2) Svěrný spoj s kuželem:
a) Použití: Pro spojení rotačních částí (např. hřídele s ozubením kolem)
b) Při malé hodnotě kuželovitosti nastává samosvornost -> svěrný spoj plní svojí funkci, i když se matice uvolní
c) Montáž:Na kužel se upevňují součásti ke koncům hřídelů nalisováním kužele do díry v součásti

3) Svěrný spoj s výstředním kotoučem:
a) Použití: Pro rychlé upínání součástí např. při obrábění
b) Hodnota výstřednost (e) musí zajišťovat samosvornost spojení -> aby nedošlo k samovolnému pootočení výstředního kotouče

4) Svěrný spoj s hranolem
a) Méně přesné
b) Použití: Upevnění ručních kol, rukojetí

Tlakové spoje
-Podstatou je tření vznikající ve stykových plochách, podobně jako u svěrných spojů
-Patří mezi spoje se silovým stykem
-Spojení bez použití spojovacích součástí
-Jednoduché, spolehlivé, výrobně hospodárné
-Vhodné pro válcové součásti:
i) Přenášející velké točivé momenty
ii) Síly působící ve směru osy spojovaných součástí
iii) Součásti kde kromě statických sil působí i síly dynamické (rázy)
-Spolehlivost tlakového spoje závisí na:
i) Velikosti přesahu mezi čepem a pouzdrem (čím větší součást -> tím větší přesah)
ii) Mechanických vlastnostech obou spojovaných materiálů (řím tvrdší a houževnatější materiál -> pevnější spoj)
iii) Jakost povrchu stykových ploch (čím vyšší jakost povrchu -> tím pevnější spoj)

Druhy a provedení
1) Přímé nalisování za studena
a) Použití: U válcových součástí malých průměrů, kde se nekladou velké nároky na jakost spojení -> spojované součásti se částečně deformují
b) Čep nebo hřídel se vyrobí s určitým přesahem oproti otvoru v pouzdře
c) Přesahy musí být relativně malé, aby nedošlo k trvalým deformacím či poškození součástí
d) Nalisování se provede pomocí šroubového nebo hydraulického lisu
e) Pro snažší nalisování se náběhové hrany srazí

2) Tlakové spoje smrštěním nebo roztažením
a) Použití: U velkých válcových součástí
b) Čep se ochladí a pouzdro ohřeje, popř. naopak, aby součásti se do sebe lehce zasunuli
c) Po vyrovnání teplot se vyrovnají objemové rozdíly a vytvoří se pevný spoj, který je schopen přenášet i velké silové zatížení