MITcalc - Volba typu spoje hřídele s nábojem

Pro jednodušší volbu typu spoje hřídele s nábojem vám může pomoci následující srovnání základních vlastností jednotlivých typů spoje. Při volbě způsobu provedení spoje je nutné vzít v úvahu jeho užitné vlastnosti, časovou náročnost a ekonomické náklady návrhu, výroby, montáže a demontáže spoje.

Provedení spoje

Tvarové spoje

Tvarové spoje hřídele s nábojem jsou určeny pouze pro přenos kroutícího momentu. Přenos vnějšího zatížení je u těchto spojů zajištěn do sebe zabírajícími profily hřídele s nábojem (drážkované hřídele, polygonové spoje), nebo vloženým elementem (kolíky, pera, klíny). Tvarové spoje jsou namáhány na otlačení, smyk a případně i ohyb. Pro dimenzování spoje je obvykle směrodatná a dostačující pouze kontrola na otlačení. Na rozdíl od třecích spojů, nevzniká zde žádné přídavné napětí v náboji v důsledku předpětí spoje. Nevýhodou je však značný vrubový účinek děr a drážek na hřídel. Proto je nutné tyto hřídele vždy kontrolovat na tvarovou pevnost.

Běžně používané tvarové spoje

Silové (třecí) spoje

Silové spoje hřídele s nábojem umožňují přenášet kromě kroutícího momentu také axiální síly. Vnější zatížení je u těchto spojů přenášeno třením mezi hřídelí a nábojem, vznikajícím ve spoji při jeho montáži. U svěrných spojů a spojů s upínacími kroužky je tření ve spoji vyvoláno vnějšími normálnými silami, vyvozenými šrouby, zděřemi, kuželovou plochou nebo kuželovými kroužky. U tlakových (nalisovaných) spojů je tření vyvoláno vnitřními normálnými silami, vznikajícími v důsledku elastických deformací spojovaných částí. Při montáži vzniká ve styku spojovaných částí tlak, který nesmí překročit dovolenou hodnotu. Výhodou oproti tvarovým spojům je zde hladký nezeslabený průřez hřídele a možnost velmi jemného nastavení vzájemné polohy (pootočení) spojovaných částí.

Běžně používané silové spoje

Předepjaté tvarové spoje

Tyto spoje využívají k přenosu vnějšího zatížení kombinaci obou výše zmíněných principů. Typickým příkladem jsou kuželové svěrné spoje s perem, nalisované polygonové spoje nebo spoje s podélnými a axiálními klíny. Předepjaté tvarové spoje se v běžné praxi používají zřídka.

Užitné vlastnosti spoje

Typ spoje	Použití, provoz, údržba a opravy spoje	Výroba a montáž spoje
Kolíkové spoje	Pro přenos malých, bezrázových a nestřídavých kroutících momentů Rozebiratelnost spoje je nutné zajistit vhodnou konstrukcí Díry pro příčné kolíky mají velmi nepříznivé vrubové účinky	Velmi jednoduchá výroba Při montáži je nutné pojistit proti uvolnění Vhodné pro kusovou i sériovou výrobu
Spoje pery a klíny	Pouze pro přenos kroutících momentů Vhodné pro pevné spoje, méně vhodné pro spoje posuvné Nevhodné pro střídavé kroutící momenty Centrické usazení náboje Spolehlivost proti únavovým lomům nepříznivě ovlivněna vrubovými účinky drážky Snadná demontáž spoje	Výroba drážek vyžaduje speciální nářadí Snadná montáž spoje U pevných spojů nutné zajistit proti axiálnímu posuvu Vhodné pro kusovou výrobu, méně vhodné pro sériovou výrobu
Drážkové spoje	Pouze pro přenos kroutících momentů Vhodné pro velká zatížení, zatížení střídavé a rázové Vhodné pro pevné i posuvné spoje Zajištění souososti a kolmosti spoje je nesnadné Spolehlivost proti únavovým lomům nepříznivě ovlivněna vrubovými účinky drážek Snadná demontáž spoje	Výroba vyžaduje speciální strojní vybavení Snadná montáž spoje U pevných spojů nutné zajistit proti axiálnímu posuvu Vhodné pro sériovou výrobu, nevhodné pro výrobu kusovou
Polygonové spoje	Pouze pro přenos kroutících momentů Vhodné pro velká a střídavá zatížení při vysokých rychlostech otáčení Vhodné pro pevné i posuvné spoje Vysoká spolehlivost proti únavovým lomům Snadná demontáž spoje	Výroba vyžaduje speciální brousící stroje Snadná montáž spoje U pevných spojů nutné zajistit proti axiálnímu posuvu
Nalisované spoje	Pro přenos kroutících momentů i axiálních sil Vhodné pro velká zatížení, zatížení střídavé a rázové Vysoká přesnost souososti a kolmosti spoje Vysoká spolehlivost spoje Velmi obtížná (nemožná) demontáž spoje	Vysoké nároky na přesnost výroby Relativně obtížná a nebezpečná montáž Vhodné pro kusovou i sériovou výrobu
Svěrné spoje	Pro přenos kroutících momentů i axiálních sil Snadné nastavení vzájemné polohy součástí Spolehlivost spoje závisí na způsobu zajištění svíracích částí proti uvolnění Vysoká spolehlivost proti únavovým lomům Snadná demontáž spoje Vlivem nerotačních vnějších tvarů nebezpečí zranění obsluhy za provozu	Snadná výroba i montáž spoje Dělené části je nutné obrábět společně Vhodné pro kusovou i sériovou výrobu
Spoje upínacími kroužky	Pro přenos kroutících momentů i axiálních sil Snadné nastavení vzájemné polohy součástí Spolehlivost spoje závisí na způsobu zajištění spoje proti uvolnění Vysoká spolehlivost proti únavovým lomům Snadná demontáž spoje	Relativně náročná výroba kroužků (vhodnější nákup již hotových komponentů) Jednoduchá výroba připojovacích ploch Snadná montáž spoje

Časová náročnost návrhu, výroby, montáže a demontáže spoje

Typ spoje	Výroba a montáž spoje	Demontáž spoje
Kolíkové spoje	Velmi rychlá výroba i montáž spoje	Závislá na konstrukčním provedení spoje
Spoje pery a klíny	Bez speciálního vybavení relativně pomalá výroba Rychlá montáž spoje	Rychlá
Drážkové spoje	Výroba relativně rychlá jen při vhodném vybavení Rychlá montáž spoje	Rychlá
Polygonové spoje	Výroba relativně rychlá jen při vhodném vybavení Rychlá montáž spoje	Rychlá
Nalisované spoje	Rychlá výroba i montáž spoje	Nevhodné pro rychlé opravy a demontáže
Svěrné spoje	Rychlá výroba i montáž spoje	Rychlá
Spoje upínacími kroužky	Rychlá výroba i montáž spoje	Rychlá

Náklady na výrobu, provoz, montáž a demontáž spoje

Typ spoje	Výrobní náklady	Náklady na demontáž spoje
Kolíkové spoje	Nízké	Minimální
Spoje pery a klíny	Střední	Minimální
Drážkové spoje	Vysoké (ekonomické pouze v sériové výrobě)	Minimální
Polygonové spoje	Vysoké (ekonomické pouze v sériové výrobě)	Minimální
Nalisované spoje	Střední	Značné (někdy není možné vůbec)
Svěrné spoje	Relativně malé	Minimální
Spoje upínacími kroužky	Střední (lze snížit nákupem hotových kroužků)	Minimální

Provozní náklady jsou u pevných spojů nulové, u posuvných dány pouze mazáním.

Volba typu spoje hřídele s nábojem.