Poluge vezane poprečnim klinovima većinom su izložene jednosmislenom ili naizmjenično promenljivom opterećenju.

Usljed zabijanja klina u vezi se javlja određeni prednapon. Silom prednapona se poluga i glavčina moraju međusobno toliko zategnuti da ne bi posle veza olabavila usled opterećenja u radu. Naponska veza ovde se ostvaruje, dakle, za račun naleganja naslona poluge na glavčinu. Uticaj opterećenja i odnos sila kod naponske veze mogu se lako uočiti iz deformacionog dijagrama u kom se na ordinati nanose sile a na apscisi odgovarajuće deformacije (izduženje, skupljanje). Uzdužna sila Po proizvedena zabijanjem klina zateže deo I poluge i pritiskuje deo II glavčine. Deo I poluge će se usljed toga izdužiti za iznos λz, a deo II glavčine će se za iznos λa skupiti. S obzirom na zajedničku silu P kojoj su izloženi delovi veze, dijagrami »a« i »b« mogu se pomeriti jedan prema drugom tako da im tačka Po bude zajednička, sl. 87. Ako se ovakva prethodno napregnuta veza optereti silom u radu, izduženje u delu I će se povećati za iznos λ, a skupljanje čaure će se za isto toliko smanjiti. U dijagramu položaj sile u radu odredi se tako da se ova sila prethodno nanese na ordinati zajedničkog prednapona, počev od tačke P. prema dole, pa se zatim povuče paralela sa linijom istezanja do preseka sa linijom skupljanja.

Iz dijagrama izlazi da će poluga pod opterećenjem biti izložena sili Pmax, a glavčina - sili Pd.Usled preostale sile pritiska, poluga se neće odvojiti od glavčine pa pri radu ne mogu nastupiti udari dok god je Pd>0. U radu se, dakle, vrši raspodela radnog opterećenja P na pojedine elemente naponske veze. Kod jednosmisleno promenljivog opterećenja, sila Pmax je najveća sila u poluzi, a Po najmanja. Najveća sila, prema tome, ne postiže vrijednost Po+P nego samo Po+Pz.

 

Slika 87

 

Sile potrebne za proračun mogu se tačno odrediti iz deformacionog dijagrama samo onda ako su poznate elastične osobine poluge i glavčine. Pošto to obično nije tako, proračun se vrši prema najvećoj sili čija se vrednost oceni na osnovu sile u radu. Prema iskustvu obično se uzima

${P}_{max}={\left( {1,25\div 1,5} \right)}\ P$

Kod naizmeničnih opterećenja, čaura će primiti silu pritiska P, tako da će tada između naslona poluge i čaure vladati sila Pmax. U ostalim delovima veze vladaće otprilike iste sile kao i ranije.

Visina naslona za čauru (prečnik d) odredi se na osnovu dozvoljenog površinskog pritiska, kao što je to naznačeno za silu u radu na sl. 87.

Veze ostvarene poprečnim klinom najčešće se susreću kod klipnih mašina, gde služe za utvrđivanje klipnjače u ukrsnoj glavi. U takvom sklopu klipnjača ili naleže svojom čeonom stranom, sl. 87, ili ima konično sedište, sl. 88. Kod sklopova sa koničnim sedištem, u delovima veze javlja se, pri zabijanju klina, kružni napon pa se usled toga dobije povoljnija podela naprezanja. Naponska veza se ovde ostvaruje usled naleganja koničnog dela klipnjače na koničnu površinu u glavčini. Površinski pritisak u sedištu konusa računa se prema projekciji površine naleganja.

 

Slika 88

 

Primer. Dve poluge prečnika d=80 mm vezane su poprečnim klinovima i izložene aksijalnim naizmenično promenljivim silama, čija je maksimalna vrednost 9600 kp. Izračunati sve potrebne dimenzije ove veze, ako je materijal poluge i čaure topljeni čelik Č. 0545, a materijal klina Č. 0645,

Kako se zbog poprečnih rupa u pojedinim presecima ove veze javlja koncentracija naprezanja, proračun delova na osnovu statičke čvrstoće treba vršiti prema donjim vrednostima dozvoljenih naprezanja iz tablice 8. Osim toga, kod najnepovoljnije napregnutih preseka (vršna naprezanja i naizmenično opterećenje) proračun treba proveriti i s obzirom na dinamičku izdržljivost. Tok proračuna, od tačke 1 do tačke 7 zaključno, dat je uz sl. 88.

Radi prednapona vezu treba računati prema sili:

$P=1,25\cdot 9600=12000\ kp$

 

Prečnik »d1« poluge izračuna se na osnovu dozvoljenog površinskog pritiska između poluge i čaure, a uz pretpostavku da je pritisak ravnomerno raspodeljen po projekciji površine naleganja:

$F=\frac{{d}^{2}\pi }{4}-\frac{{d_1}^{2}\pi }{4}\quad {\left[ {{cm}^{2}} \right]}$

Stvarno će, usled netačnosti izrade, površinski pritisak između poluge i čaure biti raspoređen neravnomerno. Stoga, radi veće sigurnosti, treba računati sa Pdozv= 800 kp/cm2, dok je u tablici dozvoljenih naprezanja predviđena za ovaj slučaj opterećenja nešto veća vrednost.
Izračunati prečnik zaokružuje se na manju vrednost d1=65 mm.

 

Debljina klina se odredi na osnovu dozvoljenog površinskog pritiska između klina i poluge, tj. na mjestu prečnika d2.

Za proračun je merodavan dozvoljeni specifični pritisak za polugu, pošto je ona od slabijeg materijala. Zbog koncentracije naprezanja na ivicama rupe za klin može se i u ovom slučaju za čelik Č. 0545 pri jednosmisleno promenljivom opterećenju usvojiti vrednost Pdozv=800 kp/cm2

Vrednost prečnika »d2« može se proceniti na osnovu slike: dužine l konusa, odnosno dužina između prečnika »d1« i »d« podeljena je u tri približno jednaka dela, i prečnik »d2« udaljen je za 1/3, a prečnik »d3« za 2/3 ove dužine od tanjeg kraja konusa. Prema tome je prečnik »d2« veći od »d1« za

$\frac{d-d_1}{3}=\frac{80-65}{3}=5\ mm$,   tj.

$d_2=d_1+5\ mm=65+5=70\ mm$

Isto je tako

$d_3=65+2\cdot 5=75\ mm$

Na osnovu ovih podataka određuje se debljina klina.

 

Proverava se naprezanje od istezanja u najslabijem preseku poluge, tj. na mestu prečnika »d2«, gde se poluga naslanja na klin. Izlazi da je računsko naprezanje od istezanja znatno manje od dozvoljenog.

 

Prečnik čaure D odredi se na osnovu dozvoljenog površinskog pritiska između klina i čaure. Iz slike sledi, da je površina naleganja između klina i čaure (D-d3)·b. Dozvoljeno naprezanje za pritisak iznosi 800 kp/mm2.

 

Visina klina »h« izračuna se, prema prethodnom, iz jednačine za momenat savijanja. Pri tome se dozvoljeno naprezanje za Č. 0645 pri jednosmisleno promenljivom opterećenju uzima σo=1000 kp/cm2. Zbog zaobljenosti uglova klina, izračunatu vrednost treba povećati i zaokružiti na h=80 mm.

Izaberu se dužine »x1« i »x2«:

$x_1=x_2=0,5\ h=0,5\cdot 80=40\ mm$

 

Proverava se naprezanje od smicanja u završnom delu poluge. Preseci smicanja imaju ovde ukupnu površinu 2·d1·x1. U ovoj jednačini stvarno bi trebalo računati sa srednjom vrednosti prečnika: (d1+d2)/2, ali pošto je razlika između ove vrednosti i »d1« neznatna, proračun se može izvršiti prema »d1«. U mašinskim konstrukcijama vrlo su česta ovakva približna izračunavanja, pri čemu se uzima uvek najnepovoljniji slučaj, tako da bi tačnija izračunavanja išla samo u korist veće sigurnosti konstrukcije. Isto tako i u sledećoj tački proračuna stavljen je prečnik »d« umesto (d+d3)/2.

 

Proverava se naprezanje od smicanja kojem je izložena čaura na dužini x2. U ovom slučaju vrednost dozvoljenog naprezanja treba da odgovara III slučaju opterećenja, jer je usled sile +P čaura izložena smicanju, a usljed sile -P isti preseci čaure izloženi su istezanju zbog utiskivanja koničnog dela poluge. Ovo se može smatrati kao poseban slučaj naizmenično promenljivog opterećenja.

 

Spajanje klinovima

 

Ceo sadržaj knjige: Elementi mašina - Inženjer Vasilije Volkov

Submitted by Čeh Jan on