Elementi na vratilima ili osovinama (zupanici, kainici, lananici, spojnice, pumpna kola, bubnjevi, radni elementi i dr.) privruju se na razliite naine. Veza vratila i pomenutih elemenata, jednim imenom se zove veza vratilo glavina. Obino treba obezbedititi prenoenje obrtnog momenta sa pomenutih elemenata na vratilo ili obrnuto, a osim toga treba element obezbediti od aksijalnog pomeranja. Najee se koriste veze: klinovima, veze na bazi trenja tj, steznim i presovanim sklopovima, oljebljenim i profilisanim vratilima.

-

razdvojiva veza dele se na: - Poprene, upotrebljavaju se ili za podeavanje poloaja ili za vezivanje delova, ivije. - Uzdune, koriste se za vezivanje vratila ili osovina sa glavinama;

- Uzduni klinovi sa nagibom Oblik

Temena povrina nalee na povrinu leba u glavini, Bone strane ne uestvuju u prenoenju obrtnog momenta

Sklapanje se vri aksijalnim utiskivanjem, pri tome se ostvaruje visok pritisak na povrini dodira klina sa vratilom i glavinom. 1

Imaju veu nosivost, ali se ne koriste za elemente gde se trai tanost poloaja glavine.

Po poloaju u odnosu na vratilo i po obliku poprenog preseka, razlikuju se: - Normalni klinovi,b

- Tetivni klinb

2

- Izdubljeni klin

b

Obe vrste klinova se koriste za izrazito male obrtne momente. - Tangentni klinovi, konstruktivno su reeni da zahtevaju manje slabljenje vratila. Pogodni za prenoenje jakih obimnih sila, pogotovo pri promenljivom smeru obrtanja vratila. Uvek se stavljaju etiri klina po vezi.

Redje od navedenih se koriste i sledee dve vrste klinova: - Kvadratni, za jaka i promenljiva optereenja,

- Okrugli (ivija), za veze koje se ne razdvajaju.

3

- Klin sa kukom, koristi se kada je klin pristupaan samo sa jedne strane glavine.b h

Uzduni klinovi bez nagiba, ne obezbedjuju da se glavina aksijalno ne pomera, ne proizvode napone i eventualne deformacije u glavini i vratilu, takodje ne izazivju nekoaksijalnost.

4

Oblik

leb u glavini vee dubine od visine klina. Ovako nastao zazor je vaan zbog centrisanja glavine i vratila Kada se radi o prenoenju slabijih obimnih sila, klinovi bez nagiba se umeu u leb, koji s tano po njima izradjeni. Kada je obimna sila vea ili kada je potrebno da se glavina pomera du vratila, klinovi se privruju.

Slika Privrivanje klinova za vratilo

5

Segmentni klin (segment kruga) ili Woodruff-ov klin -mala optereenja i mali prenici vratila.

PRORAUN Obimna sila:

Fok =

2 Mo dvratila

Napon smicanja:

s =

Fok Fok = A b lkFok hag lk

Napon pritiska:

p=

Doputeni naponi: ds = 60 90 MPa, u zavisnosti od karaktera pogona, miran sa udarima p ds =

Vrsta klina

Materijal glavine miran

Pogon Sa slabim udarima 100 53 40 Sa jakim udarima 50 27 30

Bez nagib za vrsto vezivanje

LG

150 80 50

Vodei klin bez nagiba

6

7

Klinovi se izradjuju odsecanjem od hladno vuene ipke b x h , .0545. Izrada leba za klin u vratilu.

Stezni sklopovi ostvaruju vrstu vezu dva elementa spoljanjeg (glavine) i unutranjeg (vratila) zahvaljujui otporu protiv klizanja koji potie od pritiska na dodirnim povrinama. Zadatak steznih sklopova je da prenose ili aksijalne sile ili tangencijalne sile, odn. obrtne momente, ili jednovremeno i jedne i druge. Takodje spojevi vratila i glavine treba da obezbede odgovarajui poloaj obrtnog elementa u datom sklopu i centrinost glavine u odnosu na osu obrtanja vratila. Da bi se optereenje prenosilo sa glavine na vratilo i obrnuto, posredstvom trenja neophodno je da sila trenja F bude vea od tangentne sile Ft na dodiru vratila i glavine, uzimajui u obzir i stepen sigurnosti protiv proklizavanja vratila po glavini S:

F > Ftp A = S Ft

F = Fn = p A Ft = 2 T d

A = d l

Potreban pritisak p na dodiru vratila i glavine neophodan za prenoenje date obimne sile Ft:

p=

S Ft d l 8

Potreban pritisak p na dodirnim povrinama moe da se ostvari:

vrsta veza bez ikakvog posrednika, ostvaruje se utiskivanjem stabla u otvor manjeg prenika, tj. prinudnim sklapanjem delova izradjenih sa preklopom. Nastale deformacije irenje otvora i skupljanje stabla izazivaju napone u elementima i pritisak na dodirnim povrinama. Takvi stezni sklopovi nazivaju se presovani sklopovi i mogu biti ostvareni uzduno odnosno mehaniki i popreno odnosno termiki, ili kombinovano. Prednosti ovakvih sklopova su jednostavna izrada, mogunost prenoenja velikih obrtnih momenata i aksijalnih sila, obezbedjena kooaksijalnost elemenata i uravnoteenost naponskog polja na vratilu i glavini (sa devijacijama na krajevima spoja). Nedostaci su: nemogunost tanog definisanja moi noenja presovanog sklopa zbog tolerancija preklopa i poputanja sklopa zbog promenjivih deformacija u toku rada, esto oteana montaa i demontaa sklopa uz potrebu posebnih uredjaja U dimenzionisanju presovanog sklopa treba postaviti dva osnovna zahteva: - da presovani sklop bude sposoban da prenosi potrebnu aksiajlnu silu ili obrtni momenat i - da naponi njegovih elemenata ne prekorae dozvoljenu vrednost. Garantovana mo noenja se definie na osnovu dodirnog pritiska pri najmanjem preklopu, a uslov da naponi elemena ostanu u oblasti dozvoljenih se definie na osnovu pritiska pri maksimalnom preklopu. Naprezanja elemenata u sklopljenom stanju mogu se nalaziti bilo u oblasti elastinosti, bilo u oblasti plastinosti, kao i kombinovano. U svakom sluaju na kontaktu naleuih povrina javljaju se odredjene deformacije

vrsta veza ostvarena posredstvom trenja a sa posrednim elememtom izmedju vratila i glavine. Najee se za ostvarenje potrebnog pritiska na spoju koristi zavrtanjska veza u razliitim konstrukcijskim kombinacijama. U tom smislu postoje vie konstrukcijskih reenja, ostvarena direktno pomou zavrtnja ili pomou steznih elemenata. Stezni sklopovi ostvareni pomou zavrtnja

9

Koninost je standardizovana i iznosi 1 : 10 (ugao konusa = 5,73 o). Obrtni moment koji ovakav sklop moe da prenese zahvaljujui trenju, moe da se izrazi kao:

Tr = p A

- gde je: - koeficijent trenja ( = tg ); p povrinski pritisak, A dodirna povrina; dm srednji prenik koninog dela stabla. Sila koja se ostvaruje pritezanjem navrtke

dm 2

Fz =

2 Fr tg + dm 2 Fz A tg + 2

Navedena dva izraza mogu da prikau zavisnost pritiska na sledei nain:

p=

Za standardni ugao konusa = 5,73 o i koeficijent trenja = 0,065 (podmazano), sila kojom se ostvaruje pritezanje navrtke moe da se izrazi:

Fz 3,65

Tr dm

Da ne bi dolo do proklizavanja, veliina Tr treba da bude vea od zadatog obrtnog momenta koji se prenosi ovakvom vezom. U svakom sluaju se uzima stepen sigurnosti, tako da se zahteva da je obrtni moment proklizavanja za 20 40 % vei od zadatog obrtnog momenta. Prema nekim preporukama mere ovog modela veze se usvajaju kao srednji prenik glavine De , i duina glavine L , u zavisnosti od veliine dm : - za glavinu od SL: De = (2,2 ... 2,7) dm ; L = (1,2 ... 1,5) dm ; - za glavinu od L: De = (2,0 ... 2,5) dm ; L = (0,6 ... 1,0) dm ;

Sklop ostvaren pomou steznih elemenata Konstrukcijski, vezivanje vratila i glavine pomou steznih elemenata moe se izvesti na tri naina, u zavisnosti od polaoaja steznog elementa u odnosu na vratilo i glavinu. Najee primenjivano reenje veze je kada je stezni element izmedju (intermediate clamping system) vratila i glavine

10

Postoje i mogunosti kada se stezni element nalazi spolja (external clamping system):

kao i unutra (interior clamping system).

Najprostiji stezni element sastoji se od dva prstena, od kojih je jedan sa koninom unutrunjom povrinom a drugi sa spoljanjom

Sila kojom zavrtnji potiskuju stezne prstenove raste postepeno. U prvoj fazi, koja traje sve dok sila ne dostigne vrednost F0 , sila sabija sklop ponitavajui zazore i ne utie na stvaranje pritiska na dodirnim povrinama sa glavinom odnosno vratilom. Posle ove poetne vrednosti sile, u drugoj fazi pritezanja, javlja se pritisak p na navedenim povrinama koji raste sve dotle dok sila ne postigne svoj maksimum Fr . Razlika Fr F0 = FA je komponenta sile koja je jednaka:

FA = FN (tg + 2 )gde je FN zamiljena normalna sila koja se dobija iz izraza FN = p A, za povrinu A = d l . Za proraun zavrtnja merodavna je sila Fr , a za mo noenja sklopa sila FA . Za vrednost ugla = 16,7 O i ugla trenja = 6,82 O, normalna sila imae vrednost:

FN = FA / 0,4411

Obrtni moment sile trenja moe da se izrazi:

T r = FN

d 22

Kada u nekoj konstrukciji sem obimne sile odnosno zadatog obrtnog momenta T dejstvuje i aksijalna sila Fa , tada je raunski obrtni moment TR jednak:

d TR = T + Fa 2 2

Naravno i ovde se uzima u obzir ve navedeni stepen sigurnosti. Inae stezni prsteni su standardizovani i njihove mere se daju u tablicama u zavisnosti od sila i obrtnog momenta U praksi se obino koriste vie parova ovakvih steznih prstenova. U sluaju primene vie parova i stezanja prstena sa jedne strane, samo prvi par je iskorien potpuno, dok je iskorienje svakog narednog sve manje. Na primer ako se sa T1 oznai obrtni moment jednog para steznih prstenova, tada e obrtni moment koji bi prenosila dva stezna prstena bio T2 = 1,55 T1, tri T3 = 1,85 T1 i etiri T4 = 2,03 T1 . To znai da pri stezanju sa jedne strane ne treba koristiti vie od etiri para stezna prstena. Ima naina da se iskorienje parova povea, na primer ako se na konusne povrine nanese MoS2, onda se obrtni momenti uravnoteuju u meri to se poveaju na nain: prvog 1,8 , drugog 2,2 , treeg 5,6, i etvrtog 16 puta, pa je tada opravdano korienje i etvrtog steznog prstena.

Slike Stezni prsten, osnovni model Jedan od bitnih karakteristika, koja utie na eksploatacione mogunosti razliitih modela steznih prstenova, je samokoivost, koja zavisli od ugla konusa i ugla trenja odnosno koeficijenta trenja dodirnih steznih povrina. Poznato je, da je kod klasinog cilindrinog presovanog sklopa dijagram prostiranja napon u radijalnom pravcu, ima izgled takav da se naponi prostiru jednakim intenzitetetom du cele kontaktne povrine, odnosno sa devijacijama na mestu ivice glavine iz razloga poveanja krutosti na tom mestu. U sluaju da je posredni element izmedju vratila i glavine razmotreni model steznog prstena sa jednim konusom, dijagram ima drugaiji izgled, i to razliit i u sluaju sa samokoivim uglom konusa, i u sluaju sa nesamokoivim uglom konusa, slika 5.14. Na navedenim slici takodje je prikazana pomenuta devijacija nastala usled efekta koncentracije napona po obodnim ivicama prstena.

12

Slika Stvarna slika prostiranja napona u radijalnom pravcu na vratilu i glavini, u sluaju veze sasteznim prstenom sa nesamokoivim i samokoivim uglom konusa. Kod nesamokoivih steznih prstenova, najvee optereenje praktino prima zavrtanj, dok se drugi sluaj praktino svodi na klasian konini presovani sklop. Prvi sluaj je povoljniji za demontau, jer se rastereenjem zavrtnja i naleui konusi oslobadjaju. Vee devijacije na dijagramu radijalnog naprezanja kod samokoivih koninih prstenova su iz razloga vie izraenog ugla konusa tj. efekta ivine koncentracije napona. Razmotreni, tzv. osnovni model steznog prstena se smatra zastarelim i danas su razvijena i konstruktivno drugaija reenja, na principu steznih koninih prstenova, koja su prvenstveno unapredjena u cilju lake montae i demontae tj. glavina ne treba dodatno da se obradjuje, stezni prstenovi su kompaktnog izgleda. Najee se koriste sledea konstruktivna reenja steznih prstenova: Model broj 1.

Model broj 2.

13

Model broj 3.

Model broj 4.

Model broj 5.

Slike Uobiajeno korieni modeli steznih prstenova Na slici je dato pet modela veze, koji su nazvani model 1, ..., 5. U daljem radu bie korieni ovi nazivi kod spominjanja pojedinih vrsta steznih prstena. U naelu modeli steznih prstenova mogu da se podele prema broju steznih koninih povrina na modele sa jednim, dva i etiri konusa. Modeli sa jednim i dva konusa (na slici modeli 1., 2. i model 3.) karakteriu se, za razliku od modela sa etiri konusa: mogunou prenoenja veih momenata fleksije, garantovanom samocentriranou pri montai, ugao konusa im je samokoiv, zavrtnji nisu dodatno optereeni tokom rada, malim odstupanjem stvarnog od teoretskog povrinskog pritiska na dodirnim steznim povrinama sa vratilom i glavinom.

Modeli pod rednim brojem 1. i 2. u osnovi su razvijeni na osnovu opisanog osnovnog modela, i mogu da se okarakteru kao dosta povoljniji u odnosu na opisani osnovni model. Prvenstveno iz sledeih razloga: jednostavnija je montaa i demontaa; povoljnijije je naponsko stanje u vratilu i glavini. Naime, ne zahtevaju posebnu obradu glavine, ve moe da se koristi klasina glavina sa odgovarajuim veim otvorom; stezni prsten je kompaktniji, to olakava izvlaenje pri demontai; povrina naleganja steznog prstena je celom duinom sklopa, to ravnomernije opterteuje prvenstveno glavinu; u glavini se ne nalaze otvori sa unutranjim navojem, koji inae izazivaju dodatnu koncentraciju napona. Takodje imaju i osobinu samocentriranja to nije bio sluaj za tzv. 14

osnovni model. Modeli sa jednim i dva konusa u odnosu na modele sa etiri konusa mogu se okarakterisati kao neelastini ili kruti (rigid system) sistemi, sa mogunou prenoenja velikih momenata fleksije. Osnovna prednost krutih u poredjenju sa elastinim sistemima veze se manifestuje na samom vratilu, u tom smislu to kruti sistemi u veoj meri rastereuju vratilo prenoenjem optereenja i na glavinu.

a.

b.

a) Znaaj krutosti glavine (veza vratila i glavine krutim modelom steznog prstena) u cilju rastereenja vratila; b) Poredjenje prenika vratila za iste uslove optereenja i geometrije, a sa razliitim vezama vratilo glavina. U sutini razliiti modeli steznog prstena imaju i razliite vrednosti graninog ugla fleksije. Dozvoljeni ugao fleksije zavisi od: irine modela steznog prstena, odnosno broja steznih prstenova u vezi; veliine ugla konusa; oblika modela, tj. broja sastavnih delova samog steznog prstena; povrinskog pritiska na kontaktnim povrinama. Granini ugao fleksije Sp sastoji se od ugla W koji zavisi od ugiba vratila i ugla N koji zavisi od geometrije glavine. 15

Slike Granini ugao fleksije Navedeni ugao, koji je manifestacija momenta fleksije, pored odgovarajuih deformacija u vezi moe indirektno da izazozove i pojavu korozije na mestima nastalih procepa. Interesantno je napomenuti da se analiza savojnog optereenja steznih prstena dosta retko pominje u katalozima proizvodjaa. U zavisnosti od modela steznog prstena postoje sledee preporuke maksimalnog momenta fleksije (M b max) i maksimalnog ugla fleksije (Sp) u zavisnosti od momenta torzije (T) koji se prenosi: Tablica Preporuke za maksimalni momenta fleksije (M b max) i maksimalni ugao fleksije (Sp ) u zavisnosti od momenta torzije (T) koji se prenosi, za razliite modele steznog prstena M b max , Nm Sp , minuti Model 1 0,35 T 3 Model 2. 0,65 T 3 Model 3. 0,45 T 3 Model 5. 0,25 T 12

Podaci iz tablice kao najpodesniji model za primanje momenta fleksije navode model 3., to moe da se ilustruje i slikom:

Slike Ponaanje razliitih modela steznih prstena optereenih momentom fleksije Kao osnovne karakteristike svih modela veze steznim prstenom u poredjenju sa ostalim modelima veze vratilo - glavina mogu se navesti: Ova veza ne oslabljuje vratilo, ima malu koncentraciju napona (usled pritiska), tako da je najbezbednija to se tie zamora materijala usled naizmenino promenljivog torzionog naprezanja. Naime, za razliku od ljebljenih spojeva i spojeva sa klinom, gde je nemogue izbei koncentraciju napona na mestu leba, ovde su vratila praktino neoteena, tako da je faktor geometrijske koncentracije napona k tek neto vei od 1. U prilog znaajnosti ouvanja poprenog preseka vratila bie naveden primer vratila 40. Nosivost vratila optereenog obrtnim momentom T direktno je proporcionalna polarnom otpornom 16

momentu Wp, a smanjuje se u meri uticaja k . Polarni otporni moment bie jednak Wp = d3 / 16 = 12,566 cm3 . Urezivanjem leba za klin u vratilo, napon e u tom preseku porasti sa vrednosti n na vrednost max i to za k (k = max / n). Veliina faktora k zavisie od veliine i oblika leba. Ovde e biti razmotrena tri sluaja prema slici.

a.

b.

c.

sluaj a.: leb sa poluprenikom zaobljenja r = 2,5 mm , r / t = 0,5 ; k = 2,1; Wp` = 6 cm3 ; sluaj b.: leb sa poluprenikom zaobljenja r = 1,0 mm , r / t = 0,2 ; k = 3,4; Wp` = 3,7 cm3 ; sluaj c.: leb sa poluprenikom zaobljenja r = 0,5 mm , r / t = 0,1; k = 5,4; Wp` = 2,32 cm3 ; Slika Uticaj veliine leba na smanjenje efektivnog poprenog preseka vratila U varijanti a.,vrednost koficijenta k = 2,1. Polarni otporni moment povrine imae sledeu vrednost: Wp` = Wp / k = 12,566 / 2,1 = 5,984 cm3. Ekvivalentni prenik e biti d`= 30,476 mm odnosno usvojeno d` = 31 mm. Analogno se dobijaju i prenici d` za sluaj b. i c.. Nosivost vratila sa urezanim lebom se smanjuje u tolikoj meri da postaje jednaka nosivosti ekvivalentnog vratila sa znatno manjim prenikom d`, odnosno polarnim otpornim momentom Wp`, k puta manjim.Treba pomenuti da i stezni prsten na mestu kontakta sa vratilom izaziva odredjenu koncentraciju napona. Izazvana je dodirom tj. pritiskom na dodiru unutranji prsten vratilo, efektivni faktor koncentracije napona prema ispitivanjima je 1,10 do 1,15, to je sigurno skromna vrednost. Uticaj modela veze na veliinu vratila (u smislu poveanja dimenzija vratila kao rezultat koncentracije napona) moe da se ilustruje i na primeru poredjenja teine vratila, za sluaj prenoenja obrtnog momenta T, sa vratila na glavinu klinom ili steznim prstenom (model 3).

17

Poredjenje dimenzije vratila u zavisnosti od naina prenoenja obrtnog momenta (stezni prsten model 3.) Veze steznim prstenom vae za sklop sa mogunou prenoenja velikih obrtnih momenata i aksijalnih sila. Proizvodjai u svojim katalozima obino garantuju obrtni moment i 18

aksijalnu silu koji se prenose na osnovu razvijenih dodirnih pritisaka, i to u zavisnosti od modela i dimenzija steznih prstena. Posmatrajui jedan od najzastupljenijih modela steznog prstena - model 4., moe se formirati niz standardnih vrednosti unutranih (d) i spoljanjh (D) prenika steznih prstena: 20x47, . . ., 360x455, (30 standardnih modela), sa obrtnim momentom u intervalu T = 270 (model 20x47), do T = 294 000 Nm (model 360x455); i aksijalnih sila vrednosti Fax = 27 1630 kN respektivno. Kod nekih proizvodjaa i sa neto veim vrednostima obrtnih momenata i aksijalnih sila, za iste nazivne prenike, T = 334 351 000 Nm, Fax = 33 1 943 kN, respektivno. Razlog ove razlike je u preporuenim vrednostima momenta pritezanja zavrtnja steznog prstena (Ta). Pored datih uobiajnih vrednosti, gotovo svi proizvodjai daju mnogo vie vrsta modela steznih prstena. Tako da se moe rei da stezni prsteni prenose obrtne momente i do T = 2 000 000 Nm , odnosno aksijalne sile Fax = 4000 kN (model 1000x1100). Date vrednost su za koeficijent trenja na kontaktu vratilo-stezni prsten-glavina (raunato je sa = 0,12, to je vrednost za dodir elik po eliku, sa tankim filomom ulja). Sile i momenti e se poveati u sluaju promene vrednosti koeficijenta trenja, a to se moe postii ako se dodirne povrine ne bi podmazivale, to se ne preporuuje, ( = 0,17); ili smanjiti ako je ostvareni kontakt elik/nerdjajui elik ( = 0,10 za podmazane povrine i = 0,15 za suve povrine). Inae vrednosti momenata pritezanja su dati za materijal zavrtnja 12.9. (retko za 10.9 ili za nijansu kvalitetniji materijal, to je i razlog navedenih razlika u vrednostima obrtnih momenata i aksijalnih sila). Postoje i modeli (model 5.) drugaije geometrijse u smislu veih konusnih i veih dodirnih povrina, specijlizovanih za prenoenje velikih optereenja. U proseku ovakvi modeli za iste nazivne prenike (dxD) prenosi 1,5 1,8 (raste sa veliinom steznog prstena) puta vei obrtni moment i aksijalnu silu. Pri tome ekvivalentni model razvija kontaktni pritisak do najvie 1,3 puta vei, obino tek oko 1,1 puta. Broj zavrtanja kod ovih modela je do 40% manji, a moment pritezanja je tek neto vei u odnosu na momente kod modela 3. i materijal 10.9 (ali jo uvek ne na nivou kvaliteta zavrtnja 12.9). Sa slika se primeuje da modeli 4. i 5. odnosno sistemi sa etiri konusa imaju niz nedostataka u odnosu na modele sa jednim i dva konusom (modeli 1., 2., i 3.). Takodje i analiza mogunosti prenoenja optereenja, ide u prilog navedenim modelima sa jednim konusom. to e biti i detaljnije prikazano na osnovu poredjenja katalokih vrednosti1 za pet navedenih modela (za prenik vratila 100 mm). Poredjenje je prikazano u tablici 5.2. Tablica2 Uporedna analiza mogunosti prenoenja obrtnog momenta i aksijalnih sila za razliite modele steznih prstena Model d x D , mm T, Nm [ Fax, kN Model 1. 100x145 14.000 / 250 Model 2. 100x150 20.000 / 400 Model 3. 100x145 26.500 / 530 Model 4. 100x145 11.500 / 230 Model 5. 100x145 14.400 / 290

Navedeno razmatranje moe da se prikae na primeru:

1

Model 1., kataloke vrednosti prema: Bikon 1003, THC Z3, PSV 2006, BR131; Model 2. prema: Bikon 1006; Model 3. prema: Dobikon 1012, HSP 102, BR145 [9/; Model 4. prema: ESP, Bikon 4000, PSV 2001, RfN 7012, Z2; Model 5. prema: RfN 7015, Dobikon 2010. 2 Za formiranje tablice uzimane su srednje vrednosti medju proizvodjaima.

19

Slika Poredjenje moi noenja za razliite vrste steznih prstena U sluaju da se prenose velike vrednosti obrtnih momenata i aksijalnih sila, umesto jednog steznog prstena mogu da se koriste nekoliko njih, kao to je ve pisano. U praksi se sree i preporuka: pri primreni vie pari steznih prstena, tabline vrednosti obrtnih momenata, za jedan korien, treba poveati u meri broja korienih steznih prstena. Za dva stezna prstena 1,9 puta, za tri koriena 2,7 puta i za etiri 3,6 puta. Na sledeoj slici dat je uporedni prikaz mogunosti prenoenja odgovarajuih obrtnih momenata u zavisnosti od vrste i broja steznih prstena; primer je dat za vratilo prenika 200 mm.

20

Slika

- 1. a., b., c., d., - modeli 4.; - 2. a., b., c., - modeli 1.; 2.d. kombinacija modela 1. i 3.; - 3. a., c., d., - modeli 3.; 3. b. kombinacija modela 4. i 3.; - 4. a., b., c., - modeli 3.;

Veza steznim prstenom se karakterie i potrebom za skromnom obradom povrina vratila i glavine, kao i tanou izrade. Maksimalna hrapavost treba da bude do 16 m. Hrapavije povrine oteavaju montano demontane radove. Inae pri montai naleue povrine u nekoj meri se uglaaju, ime se i poveava naleua povrina, te se i dodirni pritisak u nekoj meri smanjuje.

Slika Kvalitet obrade povrina vratila i glavine za vezu steznim prstenom Pojava korozije je jako retka na kontaktu vratilo stezni prsten glavina i ti retki sluajevi su zabeleeni kada je kontaktni pritisak razvijen na dodirnim povrinama bio manji od 70 N/mm2, ili kada je stezni prsten bio izloen velikom momentu fleksije (ve opisana pojava). 21

Slika. Fotografija vratila pogonskog bubnja koje je za spojnicu bilo vezano steznim prstenom Problem koji je karaktertistian vezano za pouzdanost veze, je nepotovanje kvaliteta materijala za glavinu. Tada se stezni prsten utisne u glavinu pri montai, to nedozvoljava kvalitetno centrisanje modela veze. Ovakav nedostatak nije karakteristian za glavine tipa upljih vratila i spojnica sa obodom. Na osnovu izloenog moe se zakljuiti da poredjenje razliitih modela veze vratilo glavina ide najvie u prilog modelu veze sa steznim prstenom. Naime veza steznim prstenom: - obezbedjuje koaksijalnost vratila i glavine, posebno kod samocentrirajuih modela veze; - takodje stezni prsteni obezbedjuju transmisiju visokih vrednosti obrtnih momenata; - smanjuju na najmanju meru uticaj koncentracije napona te i opasnost od zamora materiajla svode na najmanju meru; - prenici vratila mogu u odredjenoj meri da se smanje uz odgovarajue rastereenje primenom krutih modela steznih prstena; - obezbedjuju zatitu od korozije; - ne zahtevaju skupu obradu vratila i glavine pre montae. Takodje pokazuju i dobre osobine sa stanovita pogodnosti odravanja (objanjeno u nastavku rada). Na osnovu izloene analize napravljene u cilju poredjenja steznih prstena u odnosu na druge modele veze kao i medju sobom, dolazi se do zakljuka da su veze sa steznim prstenima uslovno reeno kvalitetnije od ostalih modela veze, a modeli 2. i 3. imaju bolje karakteristike medju samim steznim prstenovima. Takav model se na naim kopovima odomaio pod nazivom dubikon, koji je preuzet na osnovu naziva modela nemake fabrike Bikon Technik, Dobikon 1012 (kao i Dobikon 1015). Skoro uvek je ugradjen na modelima veze na povrinskim kopovima Kostolca (modeli HSP 102 i MsP 104 [18 Goa FOM/). Reeno je da su veze sa steznim prstenima uslovno kvalitetnije od ostalih veza, odnosno misli se prvenstveno u pogledu pouzdanosti i delom konstrukcijske pogodnosti odravanja, u ijem smislu je i data teorijska analiza. Pomenuta analiza se prvenstveno bazirala na konstrukcijskim potrebama u uslovima primene na velikim mainama kao to su rotorni bageri. 22

Navedena analiza steznog prstena kao elementa u vezi reduktor pogonski bubanj, data je u cilju formiranja ekspertske procene pouzdanosti veze, poto je reeno da ne postoje validne informacije za formiranje funkcije pouzdanosti na bayi teorije verovatnoe, to je uobiajeni nain merenja pouzdanosti.

Slika Fotografija veze bubnja i vratila pomou steznog prstena

Slika Fotografija veze prirubne spojnice i vratila pomou steznog prstena

23

Slika Fotografija veze konstrukcije radnog toka i vratila pomou steznog prstena Modeli sa spoljanjim steznim elementom Modeli veze vratilo glavina sa spoljanjim steznim elementom ili steznim slogom (shrink discs) esto se koriste za vezu upljih i punih vratila, mada daleko redje nego stezni prsteni. Kao i stezni prsteni i slogovi su relativno malo zastupljeni u strunoj literaturi, te e biti neto detaljnije izloeni u nastavku rada sa stanovita prednosti i mana u meri potrebnoj za ekspertsku procenu upotrebnog kvaliteta, prvenstveno pouzdanosti. Konstruktivno se obino izradjuju u dve varijante, prema slici 5.26. Druga varijanta, sa jednim konusom, u primeni se pokazala kao bolja: - ugao konusa (oko 5o za razliku od 2x10o kod prve varijante) je obino takav da je konini sklop samokoiv, te su time i zavrtnji rastereen u rad: - takodje, ovakvom konstrukcijom je obezbedjeno samocentriranje naleuih koninih prstenova: - raspodela pritiska na kontaktu vratilo glavina je povoljnija u smislu ravnomernosti raspodele u radijalnom pravcu, zbog vee duine naleuih konusa

Slika Stezni slog 24

Slika Raspodela pritiska u radijalnom pravcu u vezi vratilo glavina steznim slogom Za sluaj primera klasine spojnice sa obodima koja bi se vezivala za vratilo steznim slogom sa dva konusa, pomenuta distribucija pritiska izazvala bi skoro izvestan lom u korenu oboda spojnice, iz razloga nagle promene razmatranog pritiska ba u toj zoni.

Slika Primer vezivanja spojnice sa obodom za vratilo steznim slogom, sa naznaenom povrinom loma Nosivost steznih slogova se nalazi u ve navedenim opsezima kao i kod steznih prstena. Ako se posmatra ve pomenuti primer vratila 100 mm stezni slog model 1. ima sledee karakteristike: T = 18.000 ... 19.000 Nm, F ax 350 kN; odnosno model 2.: T = 18.900 ... 23.000 Nm, F ax = 330 ... 400 kN. Kataloke vrednosti obrtnih momenata i aksijalnih sila za nominalnu vrednost prenika vratila ne mogu se tano dati u nekoj komparativnoj analizi, kao u sluaju steznih prstena; jer zavise i od spoljanjeg prenika glavine (za vee debljine glavina vee su i vrednosti T i Fax), to je i razlog relativno velikih opsega datih vrednost za obrtni moment i aksijalnu silu. Inae maksimalna kataloka vrednost je za vratilo prenika 420 mm (prenik glavine 500 mm) T = 1.600.000 Nm, Fax = 750.000 kN. Poredjenje veliine same glavine potrebne za konstruktivno ostvarenje veze vratilo-glavina pomou steznog sloga sa modelom veze pomou steznog prstena ide u prilog modelu sa steznim slogom. Poredjenje moe da se prikae na primeru veze vratilo-glavina koja prenosi obrtni moment T = 84.000 Nm.

25

a.)

b.)

Slika Poredjenje geometrije sklopa vratilo-glavina, preko steznog prstena i preko steznog sloga - slika a.- Teina vratila 19,0 kg, teina glavine 46,0 kg, T=1300 Nm/kg; - slika b.- Teina vratila 22,0 kg, teina glavine 15,0 kg, T=2270 Nm/kg; Na osnovu slike dolazi se do zakljuka da je veza sa steznim slogom povoljnija u smislu iskorienja materijala. Medjutim veza sa steznim prstenom ipak se ocenjuje povolnijom zbog manjeg naprezanja elemenata u vezi, to je karakteristika kvaliteta u smislu pouzdanosti, kao i zbog lake montae i demontae to je informacija bitna za buduu analizu performanse pogodnosti odravanja. Za stezne slogove karakteristina je osobina velike mogunosti improvizacije u razliitim situacijama i u takvim sluajevima se preteno i primenjuju. To je karakteristino ba za konstruisanje maina u pojedinanim serijama kao i za rekonstruktivne zahvate, to je odlika maina kao to je rotorni bager. Neki od ovakvih primera su prikazani na sledeoj slici.

b.) a.) Slika a.) Korienje steznog sloga za improvizaciju tela zupanika; b.) Korienje steznog sloga za vezu dva vratila, koja su predvidjena za ljebljeni spoj bez naknadne dorade. Iskustva zaposlenih u odravanju na naim kopovima, u pogledu pouzdanosti, nisu ba najbolja to se tie steznih slogova. Bez obzira to prema navodima proizvodjaa mogu da prenesu velike vrednosti obrtnih momenata, sam princip ostvarivanja veze je dosta kompleksan u smislu naponskog polja na upljem vratilu, te se oni koriste samo u sluajevima kada ne postoji druga mogunost. Na naim kopovima mogu da se sretnu u izuzetno retkim sluajevima, npr. kod nemakog proizvodjaa Orenstein & Koppel.

26

Niz rasporedjenih lebova i ispusta prenose obrtni moment slino klinu bez nagiba, samo to je sila rasporedjena na sve lebove. I pored tane izrade neravnomernost sile rasporedjene na pojedine lebove je 1,4 ... 2,0. lebovi mogu biti pravi, trouglasti i evolventi. Izrada je relativno skupa, ali se postie dobra centrinost, mogunost aksijalnog pomeranja i uslovno reena kraa glavina. Centrisanje se ostvaruje po bonim povrinama, a kod pravih lebova moe i po unutranjem preniku d (izuzetno po spoljnom preniku). Izrada unutranjeg oljebljenja obino se vri provlaenjem profilisanog alata.

Slika Vrste olebljenih spojeva: a.) lebljeni spoj sa pravim lebovima, da1 spoljanji prenik, da2 unutranji prenik, b irina leba; b.) lebljeni spoj sa evolventnim lebovima; c.) lebljeni spoj sa trouglastim lebovima. Ilustracije radi, navode se dimenzije lebova za reenje sa pravim lebovima, tj. izvod iz standarda DIN ISO 14 iz 1986. godine, za lake i srednje uslove rada. Tolerancije za centrisanje po unutranjem preniku je: b D9/h9, da1 H7/g6, da2 H13/a11 Tablica Dimenzije olebljenih spojeva sa pravim lebovima date u mm, z broj lebova.da1 16 18 21 23 26 28 32 36 42 46 52 56 62 oznaka Laki uslovi rada z da2 b Osrednji uslovi rada oznaka z da2 6x16x20 6 20 6x18x22 6 22 6x21x25 6 25 6x23x28 6 28 6x26x32 6 32 6x28x34 6 34 8x32x38 8 38 8x36x42 8 42 8x42x48 8 48 8x46x54 8 54 8x52x60 8 60 8x56x65 8 65 8x62x72 8 72 b 4 5 5 6 6 7 6 7 8 9 10 10 12

6x23x26 6x26x30 6x28x32 8x32x36 8x36x40 8x42x46 8x46x50 8x52x58 8x56x60 8x62x68

6 6 6 8 8 8 8 8 8 8

26 30 32 36 40 46 50 58 60 68

6 6 7 6 7 8 9 10 10 12

27

Osnovni proraun je slian proraunu klina bez nagiba, an povrinski pritisak:

p=

2 P D r pd z d sr l h

- gde su: P - snaga, - ugaona brzina, D faktor udara, r faktor neravnomernosti sile po lebovima, z broj lebovba, dsr sredni prenik za da1 i da2, l duina spoja, h stvarna visina naleganja na jednom lebu, pd doputeni pritisak koji je recimo manji za aksijalno pokretne veze.

Slika Profilisani kvadratni i trougaoni spoj.

Korien materijal iz kataloga: - BIKON Technik Gmbh Grevenbroich Germany; - Ringfeder Gmbh Krefeld Germany; - Gerwah Peter Grosswaldstat Germany; - Hausmann Haensgen Bremen Germany; - RINO Industries Ltd Chesterfield UK; - Maryland Metrics Baltimore USA; - Goa FOM Smederevska Palanka Srbija; - Kolubara Metal Vreoci Srbija.

28