5.3 Erővel záró köések Az erővel záró köésekben z elemeke olyn mérékben szoríják össze, hogy felfekvő felüleükön ébreő súrlóás elmozulásuk megkályozz. Teherbírásuk z összeszoríó erő ( felülei nyomás) és súrlóási ényező (pó súrlóás) hározz meg. A szoríó erő renszerin ékhás vgy ruglms előfeszíés hozz lére. A gépészei gykorlbn számos válozuk hsználják. 5.3.. Ékköések 35. ábr Ékre hó erők egyensúly Az ékköésekben z ékhás hsználják ki z elemek összeszoríásár: z éke bekényszeríik z összeerősíenő elemek felüleei közé, melyek, renszerin ruglms lkválozásuk hásár, lérehozzák szoríó erő. Az éke benyomó F erő és felülere merőleges F r szoríó erő közöi kpcsol 35. ábr szerin kövekezőképpen írhó fel:, F = Fr g( α + ρ) + Fr g ρ, hol ρ lejős felüleen, ρ z lsó vízszines felüleen ébreő súrlóás félkúpszöge, α lejő hjlásszöge (ékszög). Az ék kihúzásához szükséges erő: F = Fr g( α ρ) + Fr g ρ ki. Az ékköés önzáró, h z ék kihúzásához erő kell kifejeni: F 0, α ρ + ρ ki Bár sok erüleen előforul ékköés, z leggykrbbn lán engely-gy köések lérehozásár hsználják, hol engelycspo és rá szerel gy beüö ék szoríj össze és rögzíi. Amikor z ék részére engelyben hornyo lkínk ki, z ék reeszkén is műköhe, és nyoméko részben lkkl zárássl viszi á. A engely-gy köések kilkíásár z lábbi ékípusok hsználják: nyerges ék, fészkes ék, lpos ék, íves ék, ngenciális ék. Egyes ékípusok készülnek orros kivielben is, mi megkönnyíi köés olásá. A 36. ábr bemuj gykrbbn hsznál ékköéseke. Az ékköések előnye, hogy engelyiránybn is rögzíik z gy, nnk megámszásáról nem kell külön gonoskoni. Hárány viszon, hogy beüö ék riális iránybn kismérékben elolj z gy, mi kiegyensúlyozlnságo okoz, rezgéseke gerjesz, ezér ez köés csk kisebb 36. ábr. Ékköések. - fészkes, b - hornyos, c - orros hornyos, e- orros nyerges, f - lpos, g - orros lpos ék kilkíásáól függően válszják ki. forulszámú engelyeknél hsználhó. Az ékköés ugynúgy méreezik, min reeszköés, hol z ék ollfelüleén megengee felülei nyomás éréké köés (z ék) 9
5.3.. Csvrköések A csvrköések lán leggykrbbn hsznál köések, mely gépésze minen erüleén előforulnk. Ezek is z ékhás élvén műkönek: csvr felüle lényegében egy hengerre felcsvr ék felülenek ekinheő, hol szoríó hás csvr és z ny egymáshoz viszonyío elforíásávl hozzák lére. A csvrok különböző szbványosío mene profilll készülnek. Hsználnk éles menee (méervgy Whiworh menee), rpéz, fűrész vgy zsinór menee. A merikus és rpézmene profiljá 37. ábr muj be. A köőcsvrok renszerin méermeneel (normál vgy finommeneel) készülnek (e z USA és z ngolszász országok gykrn Whiworh meneű köőcsvrok hsználnk). A Whiworh csőmenee minen országbn hsználják. Trpéz és fűrészmenee elsősorbn mozgó csvrorsókon (pl. emelők, sjolók, szlmozgások) lkínk ki. A zsinór menee főleg erősen szennyeze környezeben hsználják (pl. vsúi kocsik összeerősíésére). A merikus mene profilj 60 o -os csúcsszögű háromszög. A Whiworh mene profil szinén háromszög, melynek csúcsszöge 55 o. A rpéz mene profilszöge 30 o. Méreeik szbványosk, ezér rjzokon meneek 37. ábr - merikus és b - rpéz mene profil megásához elegenő csupán mene jelé, külső ámérőjé és eseleg meneemelkeésé megni. A normál méermeneű csvrnál csk z ámérő kell előírni (pl. mm külső ámérőjű csvrnál: M), z hhoz rozó jellemző méreek szbványbn meglálhók. Finom méer mene emelkeése kisebb, min normál meneé, ezér rjzon meneemelkeés is fel kell üneni (pl. h mm külső ámérőjű merikus meneű csvr emelkeése mm: Mx). A köőcsvrok nyg állábn cél. Az cél csvrnygok jelölésékor renszerin csk zok szilárságá és folyáshárá írják elő, egyszerűen ké számml, melyeke ponl válsznk el. Az első szám névleges szkíó szilárságo ( szkíó szilárság százrészé), másoik folyáshár ( folyáshár és szkíó szilárság hányosánk ízszeresé) jeleni. Pl. 8.8 csvr nygánk névleges szkíó szilárság 800 N/mm, folyáshár 640 N/mm. Az cél ny nygánál csk szilárságo ják meg (pl. 6, mi 600 N/mm szkíó szilárságú nygo jelen). Rikán különleges célr hsználnk más nygból, pl. színesfémből, lumíniumból vgy műnygból készül csvrok is. A csvrok, ngy ömegben, rúból hieglkíássl készíik: feje zömíéssel, menee mángorlássl lkíják ki csvrgyáró célgépeken. Kis mennyiségben készülnek csvrok forgácsolássl is, ezek szilárság zonbn kisebb, min hiegen lkío csvroké. Az cél csvrok szükség eseén korrózió ellen véő bevonl láják el (brníják, foszfáozzák, horgnyozzák, kmiumozzák, rezezik, krómozzák, ónozzák). Rikán korrózióálló célból is készíenek köőcsvrok. A csvrok kilkíás renkívül válozos. Vnnk fejes csvrok (hlpfejű, négylpfejű, hengeres-fejű, süllyesze-fejű, lencsefejű, belső kulcsnyílású csvrok) őcsvrok, hernyócsvrok különleges csvrok: lemezcsvrok, menenyomó csvrok, fcsvrok sb. Néhány gykrbbn hsznál csvr ípus 38 és 39. ábrán láhó. Az nyák is sokféle válozbn készülnek: pl. hlpú, négylpú, koronás, hornyos, zár (40. ábr), szárnys, hengeres ny, beény, lemezny. A különleges nyák közé roznk meneeken kevezőbb erhelés eloszlás leheővé evő nyák: z lászúr ny, húzo ny, beszúr meneű ny. Az ny vgy csvrfej lá gykrn láée esznek, mely véi z l levő felülee sérülésől, és eseleg bizonyos mérékig kályozz csvrköés lelzulásá. Hsználnk sim, rugós, fogs sb. láéeke. 30
b c e f 38. ábr Fonosbb fejes csvrok. - Hlpfejű, b - hengeres fejű, c - belső kulcsnyílású, - süllyesze fejű, e- lencsefejű, f - négylpfejű csvr b c 39. ábr - őcsvr, b - hernyó csvrok, c - gyengíe szárkereszmeszeű csvrok c e 40. ábr. hlpú ny, b koronás nyák, c zár ny, négylpú ny, e hornyol ny, f homlok furú ny Miuán ngyon sokféle csvr forul elő gykorlbn, köések kilkíás igen válozos. Pélkén különböző csvrokkl készül csvrköéseke mu 4. ábr. Ngyon fonos csvrköés lelzulás elleni véelme: csvr bizosíás. Egyszerűbb eseekben erre célr rugós vgy fogs láéeke hsználnk, e hékonybbn kályozz csvrköés lzulásá z nyáb épíe polimi beé, rugós csvrfej vgy menere felvi megfelelő rgszó. A legmegbízhóbb csvrbizosíás lkkl zárássl érheő el, pl. bizosíó lemezzel, huzlll, ssszeggel. A csvrköésben z erővel zárás csvrerő hozz lére. A erhelelen csvrköés csvr meghúzáskor ruglmsn előfeszíik. Az F V előfeszíő erő ngyságá gykrn meghúzási nyomékkl állíják be. A csvr meghúzáskor meneen és felfekvő 4. ábr Csvrköés hlpfejű csvrrl és nyávl, b hlpfejű csvrrl, c őcsvrrl és felüleen ébreő ellenállás kell legyőzni. A mene ellenállás csvró nyomék nyávl, gyengíe szárú őcsvrrl és ké nyávl igénye z M F g( ) M = V α + ρ, felfekvő felüle súrlóási nyomék z A M A = FV µ összefüggéssel hározhó meg, hol: α = rg( P / π ) meneemelkeés szöge, P- z emelkeés, - mene középámérője, µ M ρ' = r cg lászólgos menesúrlóás fél kúpszöge, µ M mene súrlóási ényező, ß- cos β mene profilszög fele, µ A - felfekvő felüleen súrlóási ényező, A - felfekvő felüle középámérője. A csvr meghúzás nyomék: M = M M. b f A + G 3
A csvr előfeszíő erő ngyság meghúzási nyomék melle csvr méreeiől és csvrköés súrlóási viszonyiól függ. A meneen és felfekvő felüleen megjelenő súrlóás ényező ngyságá felüleek állpo és kenésállpo hározz meg: µ M µ A =0,08 0,4 (0,). A csvr meghúzáskor kilkuló előfeszíő erő ngyság csk bizonyos hibávl állíhó be, mer nem ismer ponos meghúzási nyomék és súrlóási ényező. A meghúzási nyomék mérheő nyomékmérő kulccsl, vgy z előfeszíő erő ngyság beállíhó csvr megnyújásávl (z ny elforulás mérésével, csvr megnyúlás mérésével), illeve megfolyás érzékelésével. A csvr előfeszíésé csvr és közrefogo elemek meghúzás során kilkuló ruglms lkválozás hozz lére (ruglms előfeszíés). Az előfeszíe csvr és közrefogo elemek párhuzmos rugórenszerkén moellezheők, és megrjzolhó erőhás ábrájuk, mely lkválozásuk és erhelésük közöi kpcsolo muj be (4. ábr). A külső erhelés hásár z elemeke erhelő erőrenszer álkul 4. ábr Csvr erőhásábr ól függően, hogy hol és milyen iránybn h külső erhelés. Ez válozás jól köveheő z erőhás ábrán, melyből megállpíhó csvr és közrefogo elemek üzemi erhelése, nnk iőbeli válozás, ső z is, hogy üzem közben köés lelzulh-e. Az F V előfeszíő erő csvrbn húzófeszülsége, meghúzási nyoméknk mene ellenállásból ereő része csvró feszülsége ébresz, (melyeke mgámérővel, vgy mgámérő és középámérő álgérékével meghározo kereszmeszeel, illeve kereszmeszei ényezővel számolnk), belőlük számío egyenérékű feszülség hározz meg meghúzáskor csvr mérékó igénybevéelé, mely nem hlhj meg csvrnyg folyásháránk 90%-á. F F b F 43. ábr Keresziránybn erhel csvrköések illesze szárú csvrrl, b ehermenesíő csővel F Előforul, hogy csvrköés külső erhelése, vgy nnk egy része keresziránybn ( csvrr merőlegesen) h. Ez erhelés köés vgy súrlóássl, vgy lkkl zárássl vihei á. Az lkkl zárás eseén illesze szárú csvr, ehermenesíő cső (43. ábr) vgy illesző szeg veszi fel kereszirányú erhelés (bennük nyíró igénybevéel ébre). A nem illesze csvr és különösen nnk menees szkszá nyíró erő nem erhelhei. Ilyenkor kkor csvr előfeszíés kell lérehozni, mely bizosíj, hogy z érinkező felüleeken ébreő súrlóás bizonsággl ávigye kereszirányú erhelés. 5.3.3. Sjol és zsugorköések Erővel záró köés úgy is kilkíhó, hogy z elemeke szilár illeszéssel (pl. H7/s6, H8/7), vgyis úlfeéssel szerelik össze. Ilyenkor z összeszerelés vgy egymásb sjolássl, vgy ágíássl illeve zsugoríássl (melegíéssel, mélyhűéssel, eseleg oljnyomássl) végezheő el. A szerelés uán, úlfeés okoz ruglms előfeszíés mi, z érinkező felüleeke rugóerő szoríj össze (felülei nyomás lkul ki), mely súrlóássl erhelés (erő és/vgy nyomék) ávielére képes. Az áviheő erő/nyomék súrlóási (pási) ényezőől és felülei nyomásól függ. A felülei nyomás ngyságá ( kilkíhó úlfeés méréké) engely vgy z gy szilárság korláozz (úl ngy úlfeés z gy elöri, vgy mró lkválozássl kiágíj, mi csökkeni felülei nyomás). Egy ámérőjű engely és l hosszú gy közö kilkío zsugorköéssel áviheő nyomék: M p l = µ π. A p nyomás lérehozásához szükséges úlfeés: Z = p(k ) + K, hol K és K 3
z gy külső, engely külső és i belső ámérőjéől, vlmin engely és z gy jellemzőiől (E, ν) függő ruglmssági ényezők: + Q K = + ν, + Q i K = ν, hol Q =, Q =. E Q E Q A p felülei nyomás áll okozo feszülség nem hlhj meg folyáshár z gybn: 3 + Q p σ, illeve engelyben: σ e = R < eh. Q 4 e = p < R eh Q A köés méreezésekor z z illeszés hározzák meg, melynél minimális úlfeés elegenő nyomék (erő) ávieléhez, és mximális úlfeése nem iéz elő z gybn (vgy engelyben) örés vgy mró lkválozás. Sjolássl szerel köéseknél felüle elkenőéséből ereő feés csökkenés is figyelembe kell venni. 5.3.4. Szoríóköések Felhsío vgy oszo gyk engelyre felerősíéskor csvrokkl szoríják össze. Ebben z eseben is nyomék ávieléhez szükséges felülei nyomás feni zsugorköésnél hsznál M p l = µ π összefüggésből hározhó meg, és bból számíhó szoríó erő lérehozásához szükséges F V csvr előfeszíő erő, h ismer csvrok i szám: Szimmerikus csvr elhelyezés eseén: pl M F = =. Amennyiben csvrok egy ollon helyezkenek el (felhsío gy) V i µ i csvr előfeszíő erő számíáskor csvr helyé is figyelembe kell venni. Az gy eherbírásá csvrerők áll okozo hjlíó feszülségek hározzák meg. 5.3.5. Kúpos köések A nyomék ávieléhez szükséges szoríó erő (felülei nyomás) kúpos engelyvégen is lérehozhó z gy engelyirányú felolásávl (44. ábr). A szükséges riális szoríó erő súrlóássl áviheő nyomék zsugorköésnél már ismeree összefüggéséből meghározhó: M F = pmfπ l =, mely lérehozáshoz z gy µ mf α F x = Fg( + ρ) ( hol ρ = rcgµ ) erővel kell felszoríni kúpr. A köés méreezése ovábbikbn zsugorköéseknél hsznál összefüggések segíségével örénhe: szükséges nyomás 44. ábr Kúpos köés ismereében számíhó engelyben és z gybn ébreő feszülség, vlmin z gy és engely együes lkválozás (mi megegyezik számío Z úlfeéssel: Z = p(k + K ), + Q K = + ν, + Q K = ν E Q E Q i Z Q =, Q = ). Az lkválozásból számíhó z gy l = g α engelyirányú elolásánk méréke. A engelycspon kifeje riális szoríó erő ngyság viszonylg ponosn beállíhó z gy engelyirányú elolásánk mérésével. 5.3.6. Kúpos szoríó hüvelyes köések A gykorlbn gykrn hsználnk nyomékköések lérehozásár különböző kilkíású kúpos szoríó hüvelyeke, melyek kúpos köés elvén műkönek, és lklmsk hengeres engelyvégen 33
erővel záró nyomékköés lérehozásár. 45. ábr bemu néhány korszerű szoríó hüvelyes és kúpos gyűrűs köés. Ezek számíásár renszerin nincs szükség, gyáró cég klógusából kiválszhó z o nyomék és engelyirányú erő ávieléhez szükséges méreű szoríó hüvely. 45. ábr Tengely-gy köés különböző kúpos gyűrűs elemekkel 34