ENOTHTA 7: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ

Transcript

1 59 ENOTHTA 7: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΤΟΧΟΙ Με τη συμπλήρωση του μέρους αυτού ο μαθητής θα πρέπει να μπορεί να: 1. Ορίζει τι είναι τα στοιχεία μηχανών, στη Μηχανολογία. 2. Ταξινομεί τα στοιχεία μηχανών στις πιο κάτω ομάδες ταξινόμησης: Μέσα σύνδεσης στοιχείων μηχανών Στοιχεία έδρασης και οδηγοί Στοιχεία μετάδοσης κίνησης Στοιχεία αποταμίευσης ενέργειας και απόσβεσης ταλαντώσεων Στοιχεία ρύθμισης, ελέγχου και προγραμματισμού λειτουργιών Στοιχεία στεγανοποίησης 3. Αναγνωρίζει και κατονομάζει τα διάφορα στοιχεία μηχανών, που κατατάσσονται στην καθεμιά από τις πιο πάνω ομάδες ταξινόμησης των στοιχείων μηχανών 4. Εξηγεί με απλά λόγια, τη χρησιμότητα σε μηχανολογικές κατασκευές, των διαφόρων στοιχείων μηχανών, που κατατάσσονται στην καθεμιά από τις πιο πάνω ομάδες ταξινόμησης των στοιχείων μηχανών και να αναφέρει το υλικό κατασκευής τους. 7.1 Εισαγωγή - Ταξινόμηση των στοιχείων μηχανών. Οι διάφορες μηχανές αποτελούνται από ένα σύνολο εξαρτημάτων με κατάλληλη μορφή, υλικό, διαστάσεις και διάταξη ώστε σαν ενιαίο σύνολο να είναι σε θέση να εκπληρώσουν ένα σκοπό. Το εξάρτημα θεωρείται στοιχειώδες τμήμα της μηχανής, είναι ένα κομμάτι και όχι σύνθεση κομματιών και λέγεται στοιχείο μηχανών. Τα στοιχεία μηχανών κατατάσσονται στις πιο κάτω ομάδες ταξινόμησης : 1. Μέσα σύνδεσης στοιχείων μηχανών. 2. Στοιχεία έδρασης και οδηγοί. 3. Στοιχεία μετάδοσης κίνησης. 4. Στοιχεία αποταμίευσης ενέργειας και απόσβεσης ταλαντώσεων. 5. Στοιχεία ρύθμισης, ελέγχου και. προγραμματισμού λειτουργιών 6. Στοιχεία στεγανοποίησης Μέσα σύνδεσης στοιχείων μηχανών Κάθε μηχανή ή γενικά κάθε μηχανολογική κατασκευή, αποτελείται από απλά ή σύνθετα κομμάτια, τα οποία ενώνονται μεταξύ τους με διάφορους τρόπους. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν οι διάφορες συνδέσεις μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες, τις μόνιμες και τις λυόμενες. Μόνιμες συνδέσεις λέγονται εκείνες που τα συνδεόμενα μέρη συνδέονται κατά μόνιμο τρόπο, δηλαδή ο διαχωρισμός τους μπορεί να γίνει μόνο με καταστροφή των μέσων σύνδεσης τους. π.χ. καρφοσυνδέσεις, συγκολλητές συνδέσεις (σχ. 7/1) κ.ά (α) (β) Σχ. 7/1: Μόνιμες συνδέσεις (α) Σύνδεση με ήλους και (β) Συγκολλητή σύνδεση Λυόμενες συνδέσεις λέγονται εκείνες που τα συνδεόμενα μέρη συνδέονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να είναι εύκολος ο αποχωρισμός αυτών, χωρίς να καταστρέφονται ούτε αυτά ούτε και το μέσο σύνδεσης τους π.χ. κοχλιοσυνδέσεις, συνδέσεις με σφήνα (σχ. 7/2) κ.α Σχ. 7/2: Λυόμενη σύνδεση (σύνδεση με σφήνα) Κοχλιωτή σύνδεση Στις περιπτώσεις που τα επιμέρους τεμάχια (στοιχεία μηχανών) θα λυθούν και πάλι μετά από μια συναρμογή, τότε η κοχλίωση είναι η καλύτερη δυνατή λύση. Η σύνδεση γίνεται με κοχλίωση ενός εξωτερικού σπειρώματος σε ένα κατάλληλο εσωτερικό σπείρωμα. (σχ7/3) Σχ. 7/3: Αρχή της κοχλιώσεως Σχεδόν όλα τα στοιχεία συνδέσεως είναι τυποποιημένα και μπορούν να κατασκευαστούν μαζικά με οικονομικό τρόπο.

2 Τα διάφορα εξαρτήματα μπορούν να συνδεθούν με κοχλίες κατά διάφορους τρόπους (σχ. 7/5). Η πλέον απλή και οικονομική μέθοδος είναι η χρήση περαστών κοχλιών. Η σύνδεση απαρτίζεται από τον κοχλία, τον παράκυκλο (ροδέλα) και το περικόχλιο. Τα προς σύνδεση τεμάχια έχουν διαμπερείς οπές. Αν για ορισμένους λόγους (έλλειψης θέσεως, κ.λ.π.) δεν είναι δυνατή η χρήση περικοχλίου, τότε η σύνδεση γίνεται με κοχλία χωρίς περικόχλιο. Εδώ πρέπει το ένα εξάρτημα να έχει το κατάλληλο εσωτερικό σπείρωμα. Αμφικοχλίες (Μπουλόνια) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδέσεις, που λύνονται συχνά, αντί κοχλιών με κεφαλή.το κοχλιωμένο άκρο (σχ. 7/6) του αμφικοχλία παραμένει στη θέση του όταν λύνεται η σύνδεση. Έτσι, το σπείρωμα του περικοχλίου προστατεύεται. Παράκυκλοι (ροδέλες) Σκοπός τους είναι η προστασία της επιφάνειας των τεμαχίων από τραυματισμούς. Στα σφυρήλατα, ελατά ή χυτά τεμάχια βελτιώνεται η επιφάνεια εδράσεως της κεφαλής του κοχλία ή του περικοχλίου. Έτσι, η δύναμη συμπιέσεως κατανέμεται σε μεγαλύτερη επιφάνεια και είναι ομαλότερη (σχ. 7/4). Σχ. 7/5: Είδη συνδέσεων με κοχλίες 60 Σχ. 7/6: Αμφικοχλίας Σχ. 7/4: Χρήση ροδέλας Σύνδεση με πείρους και αξονάκια Με πείρους συνδέονται εξαρτήματα μεταξύ τους, ώστε να σχηματίζεται μια λυόμενη σύνδεση (σχ. 7/7). Οι πείροι συναρμογής συνδέουν εξαρτήματα μηχανών τα οποία πρέπει να έχουν μία ακριβή θέση μεταξύ τους. Αυτά τα εξαρτήματα ασφαλίζονται έτσι έναντι μετατοπίσεως. Επίσης, ύστερα από μια συναρμολόγηση, μπορούν να επανέλθουν εύκολα στην αρχική τους θέση. Η κύρια μεταφορά της δυνάμεως γίνεται με μια πρόσθετη σύνδεση με κοχλίες. Οι πείροι στερεώσεως μπορούν να μεταφέρουν μικρές δυνάμεις. Έτσι, μπορούν με απλό και οικονομικό τρόπο να κατασκευαστούν σταθερές και κινητές συνδέσεις. Πείροι διατμήσεως. Αυτοί προστατεύουν τις μηχανές από υπερφόρτιση. Τοποθετούνται μεταξύ της κινητήριας και της κινούμενης ατράκτου, με σκοπό να αποκοπούν όταν σημειωθεί υπερφόρτιση. Για τις διάφορες απαιτήσεις, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός διαφόρων τυποποιημένων πείρων. Τα πλέον χρησιμοποιούμενα είδη είναι: Κυλινδρικοί, κωνικοί, με σχισμή και δακτύλιοι διατμήσεως. Οι κυλινδρικοί πείροι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πείροι συναρμογής, στερεώσεως και διατμήσεως. Σχ. 7/7: Μορφές και είδη πείρων

3 Σύνδεση με σφήνες Περιγραφή και είδη σφηνών: Οι σφήνες είναι και αυτές όργανα συνδέσεως των διαφόρων στοιχείων μηχανών μεταξύ τους. Χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα για να σταθεροποιούνται στις ατράκτους οι ομφαλοί των οδοντωτών τροχών, των συνδέσμων, των εκκέντρων, των τροχαλιών και των στροφάλων. Οι συνδέσεις με σφήνα ανήκουν στην κατηγορία των λυόμενων συνδέσεων. Ως υλικό κατασκευής των σφηνών χρησιμοποιείται ο χάλυβας. Για τη μεταφορά μεγάλων ροπών στρέψεως μεταξύ ενός άξονα και μιας πλήμνης, δεν είναι κατάλληλοι ούτε οι κοχλίες ούτε οι πείροι. Εδώ μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνδέσεις με σφήνες. Οι σφήνες ανάλογα με τη διάταξη και το είδος χρησιμοποιήσεώς τους διακρίνονται σε: Διαμήκεις σφήνες Εγκάρσιες σφήνες Στις διάφορες εφαρμογές περισσότερο χρησιμοποιούνται οι διαμήκεις σφήνες και σπανιότερα οι εγκάρσιες. Στα σχήματα που ακολουθούν φαίνονται διάφοροι τύποι από διαμήκεις σφήνες (σχ. 7/9, σχ. 7/10, σχ. 7/11). Στο (σχ. 7/8) φαίνεται σύνδεση ατράκτου και οδοντωτού τροχού με εγκάρσια σφήνα. Σχ. 7/9: Σύνδεση με διαμήκη δισκοειδή σφήνα 61 Σχ. 7/10: Σύνδεση με διαμήκη εφαρμοστή σφήνα Σχ. 7/8: Σύνδεση με εγκάρσια σφήνα 1. Άτρακτος 2. Οδοντωτός τροχός 3. Εγκάρσια σφήνα Σχ. 7/11: Σύνδεση με διαμήκη ολισθαίνουσα σφήνα με νύχι

4 Καρφιά Τα καρφιά είναι στοιχεία μόνιμης σύνδεσης στοιχείων μηχανών από μεταλλικά ή και από μη μεταλλικά υλικά. Οι καρφωτές συνδέσεις στοιχείων μηχανών έτυχαν πολύ πλατιάς εφαρμογής μέχρι το τέλος του Β Παγκοσμίου Πολέμου, σε όλους ανεξαίρετα τους τομείς της Μηχανολογικής βιομηχανίας. Ιδιαίτερα στη Ναυπηγική, στην Αεροναυπηγική και στις χαλυβοκατασκευές γεφυριών, στεγάστρων σιδηροδρομικών σταθμών και εργοστασίων, πλαισίων (chassis) για αυτοκίνητα, κατασκευές λεβήτων, κά. Ο τρόπος αυτός μόνιμης σύνδεσης εκτοπίστηκε σιγά - σιγά από τις διάφορες μεθόδους συγκόλλησης (συγκολλητές συνδέσεις) και από το κόλλημα με διάφορες γόμες (κολλητές συνδέσεις). Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι οι καρφωτές συνδέσεις έπαψαν να χρησιμοποιούνται. Σε περιπτώσεις κατασκευών από ελαφρά κράματα, όπως τα αεροσκάφη χρησιμοποιούμε καρφιά γιατί για τα υλικά αυτά δεν έχουν αναπτυχθεί εύκολες, φθηνές και αξιόπιστες μέθοδοι συγκόλλησης. Οι ηλώσεις είναι μόνιμες συνδέσεις γι' αυτό και τα κομμάτια που έχουμε συνδέσει για να μπορέσουμε να τα αποσυνδέσουμε πρέπει να καταστρέψουμε τα καρφιά. Τα μέρη μιας καρφωτής σύνδεσης φαίνονται στο πιο κάτω σχήμα (σχ.7/12). Χρησιμοποιούνται επίσης όταν τα προς σύνδεση τεμάχια δεν μπορούν να συνδεθούν ή συνδέονται δύσκολα ή αν, λόγω της θερμότητας, υφίστανται αλλοίωση τα μέταλλα στη δομή τους ή, ακόμη όταν είναι ανεπιθύμητες τάσεις από τη συγκόλληση. Το στοιχείο συνδέσεως ήλος αποτελείται από τη κεφαλή και το στέλεχος (σχ. 7/13). Η δεύτερη κεφαλή του ήλου σχηματίζεται με κτυπήματα του προεξέχοντος τμήματος του στελέχους.(βλέπε σχ. 7/16 επόμενη σελίδα). Στο σχήμα 7/14 διακρίνονται ανάλογα με το σχήμα της κεφαλής τους, διάφορα είδη ήλων. Σχ. 7/13: Ονομασίες στον ήλο Σχ. 7/14: Διάφορα είδη ήλων Σχ. 7/12: Καρφωτή σύνδεση 1. Κομμάτια για σύνδεση. 2. Ήλοι. (καρφιά) 3. Αρμοκαλύπτρα. Άλλοι τομείς στους οποίους βρίσκουν εφαρμογές οι καρφοσυνδέσεις είναι: σε αλουμινοκατασκευές και σε μεταλλικά καθίσματα. Σχ. 7/15: Μέθοδοι ήλωσης

5 63 Σχ. 7/16: Πορεία εργασίας κεφαλώματος καρφιών εν ψυχρώ Το υλικό των ήλων πρέπει να διαμορφώνεται εύκολα. Επίσης πρέπει να είναι όμοιο με αυτό των συνδεόμενων τεμαχίων, προς αποφυγή διαβρώσεως και παραμορφώσεως λόγω διαφοράς διαστολών. Ανάλογα με το υλικό οι ήλοι διακρίνονται σε: Ήλους από μαλακό ελατό χάλυβα Ήλοι από χαλκό Ήλοι από αλουμίνιο Οι καρφωτές συνδέσεις, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο είναι τοποθετημένα τα συνδεόμενα μέρη, το ένα σε σχέση με το άλλο, διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: (α) τις ηλώσεις με επικάλυψη (σχ. 7/17α) και (β) τις ηλώσεις με αρμοκαλύπτρες (σχ. 7/17β). Σχ. 7/17α: Καρφωτή σύνδεση διπλής σειράς καρφιών σε παράλληλη διάταξη με επικάλυψη Σχ. 7/17β: Καρφωτή σύνδεση διπλής σειράς καρφιών σε παράλληλη διάταξη με διπλή αρμοκαλύπτρα

6 Στοιχεία έδρασης και οδηγοί Γενικά: Έδρανα είναι τα στοιχεία στα οποία στηρίζονται οι άξονες που μεταβιβάζουν με αυτά τις δυνάμεις τους είτε στο έδαφος ή σε άλλες κατασκευές. Για τη στήριζη των ατράκτων απαιτούνται οπωσδήποτε δύο έδρανα (σχ. 7/18). Σχ. 7/18: Στήριξη ατράκτου σε δύο έδρανα Έδρανα ολίσθησης. (Κουζινέτα) Ένα έδρανο ολίσθησης (σχ.7/19) αποτελείται από τα εξής μέρη: (α) Ο τριβέας. Είναι ένα κυλινδρικό σώμα με τρύπα στο μέσο που συνήθως αποτελείται από δύο μέρη. Ο τριβέας δέχεται το τμήμα της ατράκτου που εδράζεται σ' αυτόν. Κατασκευάζεται συνήθως είτε από χυτοσίδηρο είτε από μπρούντζο. Σε περίπτωση φθοράς του τριβέα μπορούμε να τον αντικαταστήσουμε. (β) Το σώμα του εδράνου. Αυτό διαμορφώνεται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορεί να δεχθεί τα υπόλοιπα μέρη του εδράνου αλλά και να μπορεί να εδράζεται σε κάποιο μέρος της μηχανής. Κατά κανόνα κατασκευάζεται από χυτοσίδηρο. (γ) Το κάλυμμα. Αυτό υπάρχει αν το έδρανο είναι διαιρούμενο. Σε περίπτωση που το έδρανο είναι ολόσωμο, τότε το κάλυμμα είναι αναπόσπαστο μέρος του σώματος. (δ) Τους κοχλίες συσφίξεως. Ενώνουν σ' ένα σώμα κάλυμμα, τριβέα και κυρίως σώμα. (ε) Το σύστημα λιπάνσεως. Μ' αυτό τροφοδοτούμε τις επιφάνειες ολισθήσεως τριβέα και στροφέα με κατάλληλο λιπαντικό, ώστε να μειώνεται ο συντελεστής τριβής.

7 65 Σχ. 7/19: Στήριξη ατράκτου σε δύο έδρανα 1. Σώμα εδράνου 4. Κοχλίες σύνδεσης σώματος και καλύμματος 2. Κάλυμμα 5. Τρύπες κοχλιών για στήριξη του εδράνου 3. Διαιρούμενος τριβέας 6. Υποδοχή λιπαντήρα Σχ. 7/20: Αξονικό έδρανο ολίσθησης

8 Έδρανα κυλίσεως (Ρουλεμάν) Στα έδρανα αυτά βασικό χαρακτηριστικό είναι η αντικατάσταση της τριβής ολισθήσεως με τη τριβή κυλίσεως. Έχουμε επομένως στα έδρανα αυτά τριβή πολύ μικρότερη απ' ότι στα έδρανα ολισθήσεως και γι' αυτό προσπαθούμε, όπου αυτό είναι δυνατό, να αντικαθιστούμε τα έδρανα ολισθήσεως με έδρανα κυλίσεως, για να έχομε έτσι μικρότερες απώλειες σε ενέργεια και τα μηχανήματά μας να εργάζονται με καλύτερη απόδοση. Μέρη των εδράνων κυλίσεως: Ένα έδρανο κυλίσεως (σχ. 7/22) αποτελείται από τα εξής μέρη : (α) Ένα εξωτερικό δακτυλίδι με αυλάκι στο εσωτερικό του. (β) Ένα εσωτερικό δακτυλίδι με αυλάκι στο εξωτερικό μέρος. (γ) Τα κυλιόμενα στοιχεία. (δ) Ένα κλωβό. Είναι η θήκη που κρατά τα κυλιόμενα στοιχεία σ' ορισμένη απόσταση. (ε) Τα καλύμματα των κυλιόμενων στοιχείων. Αυτά είναι ελάσματα που καλύπτουν τα κυλιόμενα στοιχεία και εμποδίζουν την εισχώρηση ξένων σωμάτων στις επιφάνειες επαφής. Σαν κυλιόμενα στοιχεία στα έδρανα κύλισης, χρησιμοποιούνται αυτά που φαίνονται στο πιο κάτω σχήμα (σχ. 7/21). Σχ. 7/21: Κυλιόμενα στοιχεία 1. Σφαίρα 2. Κύλινδροι 3. Κώνος 4. Βαρελοειδές 5. Βελόνα Σχ. 7/22: Έδρανο κύλισης

9 67 Σχ. 7/23: Θήκες ρουλεμάν Το εσωτερικό δακτυλίδι τοποθετείται στην άτρακτο σχήμα 7/23 και το εξωτερικό τοποθετείται είτε σε μια θήκη είτε σε μια υποδοχή στο εσωτερικό της μηχανής (σχ. 7/24). Τα έδρανα κυλίσεως διακρίνονται όπως και τα έδρανα ολισθήσεως σε : Εγκάρσια ή ακτινικά (μπορούν να δεχτούν ακτινικά φορτία και ένα μικρό αξονικό φορτίο) σχήμα 7/26 Αξονικά ( μπορούν να δεχτούν μόνο αξονικό φορτίο) σχήμα 7/25. Σταθερά. - Αυτορρυθμιζόμενα. Σχ. 7/25: Άτρακτος με αξονικό έδρανο κυλίσεως Σχ. 7/24: Τοποθέτηση ρουλεμάν στο σώμα της κατασκευής (μειωτήρας). 1, 2, 3. θέσεις ρουλεμάν Σχ. 7/26: Άτρακτος με εγκάρσιο έδρανο κυλίσεως

10 Πρισματοειδείς και κυλινδρικοί οδηγοί ολίσθησης. Οι πρισματοειδείς οδηγοί ή γλίστρες είναι στοιχεία μηχανών με ευρεία χρήση στις εργαλειομηχανές. Στους τόρνους γενικής χρήσης, οι πρισματοειδείς οδηγοί είναι το μέρος της τράπεζας, όπου εδράζονται και κινούνται παράλληλα προς τον νοητό άξονα του τόρνου, το μεγάλο φορείο και ο κεντροφορέας του τόρνου. Οι πρισματοειδείς οδηγοί πρέπει να συνδυάζουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: 68 (α) Μεγάλη ακρίβεια οριζοντιότητας (β) Ψηλό βαθμό λειότητας (γ) Ψηλή αντοχή στις διάφορες στατικές και δυναμικές φορτίσεις και (δ) Ψηλό βαθμό σκληρότητας. Κύριο υλικό κατασκευής των πρισματοειδών οδηγών ολίσθησης είναι ο χυτοσίδηρος. Τα διάφορα είδη των πρισματοειδών οδηγών ολίσθησης που χρησιμοποιούνται στις εργαλειομηχανές γενικής χρήσης, χαρακτηρίζονται από το σχήμα της διατομής τους. Έτσι γίνεται διάκριση μεταξύ των ακόλουθων ειδών πρισματοειδών οδηγών : 1. Επίπεδοι πρισματοειδείς οδηγοί. 2. Πρισματοειδείς οδηγοί σχήματος V. 3. Πρισματοειδείς οδηγοί σχήματος χελιδονοουράς. 4. Κυλινδρικοί οδηγοί. 5. Συνδυασμός δύο από τα πιο πάνω είδη. Στα σχήματα που ακολουθούν φαίνονται διάφορα είδη πρισματοειδών οδηγών ολίσθησης, που χρησιμοποιούνται σε εργαλειομηχανές γενικής χρήσης. Σχ. 7/27: Διάφορα είδη πρισματικών οδηγών ολίσθησης

11 69 Οι οδηγοί και τα έδρανα είναι στοιχεία συνδέσεως μεταξύ σταθερών και κινητών τμημάτων Εκπληρούν δύο αποστολές: Παραλαβή του βάρους και Οδήγηση σε μια προκαθορισμένη τροχιά Για τις ευθύγραμμες κινήσεις, χρησιμοποιούνται στρογγυλοί οδηγοί, επίπεδοι, πρισματικοί, μορφής χελιδονοουράς Οι στρογγυλοί οδηγοί κατασκευάζονται εύκολα. Χρησιμοποιούνται για την οδήγηση αξόνων ή πλημνών στις κατά μήκος κινήσεις, π.χ. για το τραπέζι του δράπανου (σχ. 7/28). (Ο οδοντωτός κανόνας στην πίσω πλευρά της στήλης χρησιμεύει μόνον για τη ρύθμιση καθ ύψος του τραπεζιού. Δεν έχει καμία σχέση με την οδήγησή του). Οι επίπεδοι οδηγοί έχουν, επίσης, απλή κατασκευή (σχ. 7/29). Με τη βοήθεια μιας ρυθμιστικής σφήνας, είναι δυνατή μια επαναρύθμιση του οδηγού όταν αυτός φθαρεί. Ένας πήχης καλύψεως εμποδίζει την ανύψωση π.χ. του σεπορτιού. Οι πρισματικοί οδηγοί (σχ. 7/30) είναι αυτορρυθμιζόμενοι, λόγω της διατάξεως των επιφανειών οδηγήσεως. Συχνά, ιδίως στις εργαλειομηχανές, υπάρχει ένας συνδυασμός από επίπεδους και πρισματικούς οδηγούς. Οι οδηγοί μορφής χελιδονοουράς Δεν χρειάζονται ασφάλιση έναντι ανυψώσεως. Έχουν μικρό ύψος και γι' αυτό το λόγο είναι κατάλληλοι για σεπόρτια τόρνων (σχ.7/31). Σχ. 7/28: Στρογγυλός οδηγός του τραπεζιού δραπάνου Σχ. 7/30: Πρισματικός οδηγός Σχ. 7/29: Επίπεδος οδηγός Σφήνα ρυθμίσεως Σχ. 7/31: Οδηγός μορφής χελιδονοουράς

12 Στοιχεία μετάδοσης κίνησης Άξονες - Άτρακτοι. Άξονας γενικά ονομάζεται κάθε μεταλλική ράβδος κοίλη ή ολόσωμη της οποίας τα άκρα είναι οπωσδήποτε κυλινδρικά, ενώ το υπόλοιπο τμήμα της, μπορεί να έχει διατομή κυκλική ή άλλη κανονικά συμμετρική, π.χ. τετραγωνική εξαγωνική κ.ο.κ. Οι άξονες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: - Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν όλοι εκείνοι που κατά τη λειτουργία τους είτε μένουν ακίνητοι, είτε περιστρέφονται, αλλά έχουν σαν σκοπό να βαστάζουν μόνο κάποιο βάρος. Καταπονούνται συνεπώς μόνο σε κάμψη. Άξονες αυτού του είδους υπάρχουν στα κάρα, στα βαγόνια των τραίνων, στους άξονες αλυσοτροχών τανύσεως, στους εμπρόσθιους άξονες φορτηγών αυτοκινήτων κ.λ.π. - Στη δεύτερη κατηγορία ανήκουν όλοι οι άλλοι άξονες που κύριο γνώρισμα τους είναι ότι περιστρέφονται και μεταβιβάζουν την περιστροφή τους. Τους άξονες αυτούς ονομάζουμε ατράκτους. Η άτρακτος επομένως είναι άξονας που περιστρέφεται και μεταβιβάζει ροπή στρέψης. Οι άτρακτοι καταπονούνται επομένως σε κάμψη και στρέψη. Άτρακτοι κάθε είδους συναντώνται στις εργαλειομηχανές και στα διάφορα συστήματα μετάδοσης κινήσεως κ.α.. Ως υλικό κατασκευής τους χρησιμοποιείται κατά κανόνα ο χάλυβας σπανιότερα δε χρησιμοποιούνται ειδικοί χάλυβες, δηλαδή χάλυβες που περιέχουν εκτός από τον άνθρακα και άλλα στοιχεία, όπως είναι to χρώμιο, το νικέλιο κ.ά Η άτρακτος για να μπορεί να περιστρέφεται πρέπει να στηρίζεται τουλάχιστο σε δύο σημεία. Στα σημεία αυτά της στηρίξεως τοποθετούνται τα έδρανα (κουζινέττα) (σχ. 7/32α) Το τμήμα της ατράκτου, που αντιστοιχούν στα έδρανα, λέγονται στροφείς. Οι στροφείς ανάλογα με τη διεύθυνση του φορτίου διακρίνονται σε εγκάρσιους (σχ. 7/32γ) και αξονικούς (σχ. 7/32β). Ανάλογα με την μορφή τους διακρίνονται σε κυλινδρικούς και σφαιρικούς, και ανάλογα με τη θέση τους πάνω στην άτρακτο ή άξονα, διακρίνονται σε ακραίους ή μετωπικούς (ευρίσκονται στα άκρα των ατράκτων) και σε ενδιάμεσους (δεν ευρίσκονται στα άκρα αλλά κάπου ενδιάμεσα) Στα σχήματα που ακολουθούν φαίνονται τα διάφορα είδη στροφέων. Σχ. 7/32α Κατακόρυφος άξονας Σχ. 7/32β: Αξονικός στροφέας F Σχ. 7/32γ: Εγκάρσιοι ακραίοι ή μετωπικοί στροφείς

13 Τροχαλίες και ιμάντες. Για να παραλάβει μια άτρακτος περιστροφική κίνηση από άλλη που βρίσκεται σε ορισμένη απόσταση από αυτή, χρησιμοποιείται σαν μεσάζων ένα στοιχείο που καλείται ιμάντας. Για να επιτευχθεί όμως η κίνηση αυτή πρέπει οι δύο άτρακτοι, δηλαδή η κινητήρια και η κινούμενη, να φέρουν από μια τροχαλία και να περιελιχτούν εξωτερικά με ένα ιμάντα, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Οι τροχαλίες και οι ιμάντες είναι επομένως αναπόσπαστο μέρος μιας ιμαντοκίνησης. (α) Τροχαλίες. Η τροχαλία αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: τη στεφάνη, τους βραχίονες (τέσσερις ή έξι τον αριθμό) τον ομφαλό (πλύμνη) και τον σφηνόδρομο (σχ. 7/33). Τις τροχαλίες μπορούμε να τις κατατάξουμε ως εξής: 1. Ανάλογα με το υλικό κατασκευής τους. Τροχαλίες από αλουμίνιο. Τροχαλίες από πλαστικό. Τροχαλίες από χάλυβα. Τροχαλίες από χυτοσίδηρο (ματέμι) (σχ. 7/34) 2. Ανάλογα με τη διατομή του ιμάντα. Τροχαλίες επίπεδες (για επίπεδους ιμάντες) (σχ. 7/34). Τροχαλίες οδοντωτές (για οδοντωτούς ιμάντες) (σχ. 7/35). Τροχαλίες αυλακωτές (για τραπεζοειδείς ή στρογγυλούς ιμάντες (σχ. 7/36). Σχ. 7/35: Τροχαλία για οδοντωτό ιμάντα 1 Σχ. 7/33: Κύρια μέρη μιας τροχαλίας 2 Σχ. 7/34: Χυτή ματεμένη τροχαλία για επίπεδους ιμάντες 1. Στεφάνη 2. Βραχίονες 3. Ιμάντας Σχ. 7/36: Τροχαλίες για τραπεζοειδείς ιμάντες

14 72 (β) Ιμάντες. Οι ιμάντες ανάλογα με τη μορφή τους διακρίνονται (σχ. 7/37) σε: 1. Επίπεδους ιμάντες. 2. Τραπεζοειδείς ιμάντες. 3. Οδοντωτούς ιμάντες. 4. Στρογγυλούς ιμάντες. Οι στρογγυλοί ιμάντες χρησιμοποιούνται για συστήματα με πολύ περιορισμένη ισχύ όπως είναι οι οικιακές συσκευές πλυντήρια, στεγνωτήρια, ραπτομηχανές κ.ά. Επίπεδοι ιμάντες Οι επίπεδοι ιμάντες έχουν ορθογωνική διατομή και προσφέρονται στο εμπόριο σε τυποποιημένο πλάτος και πάχος. Κατασκευάζονται συνήθως από ίνες (φυτικές ή άλλες) που υφαίνονται και εμποτίζονται με καουτσιούκ ή πλαστικές ύλες. Επίπεδοι ιμάντες από δέρμα προσφέρονται σε ρολά από τα οποία μπορούμε να κόψουμε το μήκος που επιθυμούμε. Τα δύο άκρα συνδέονται με μηχανικά ή άλλα μέσα για να αποτελέσουν τον ατέρμονα ιμάντα (σχ. 7/38). Οι επίπεδοι ιμάντες έχουν σε μεγάλο βαθμό εκτοπιστεί από τους τραπεζοειδείς. Μια περίπτωση που κάνει τους επίπεδους ιμάντες αναντικατάστατους είναι όταν η απόσταση μεταξύ των κέντρων των ατράκτων είναι πολύ μεγάλη. Τραπεζοειδείς ιμάντες Ονομάζονται έτσι γιατί έχουν διατομή τραπεζίου. Κατασκευάζονται από ίνες μεγάλης αντοχής (σχ. 7/39) που περιβάλλονται από καουτσιούκ. Οι ίνες αυτές μπορεί να είναι φυτικές, συνθετικές ή χαλύβδινες και αποτελούν το βασικό στοιχείο αντοχής των ιμάντων. Προσφέρονται πάντοτε ατέρμονες σε τυποποιημένα μήκη και διαστάσεις. Τα συστήματα μετάδοσης κίνησης με τραπεζοειδείς ιμάντες είναι γενικά πιο αθόρυβα, μπορούν να μεταδώσουν μεγαλύτερη ισχύ απ' ότι με επίπεδους ιμάντες και γενικά είναι οι πιο διαδεδομένοι ιμάντες με ευρεία χρήση στ' αυτοκίνητα και στις εργαλειομηχανές. (α) Επίπεδοι (β) Τραπεζοειδείς (γ) Στρογγυλοί Σχ. 7/37: Είδη ιμάντων. Σχ. 7/38: Συνήθεις τρόποι ένωσης άκρων ιμάντα (α) Ατέρμονος (χωρίς ένωση) (β) Ένωση με ραφή (γ) Ένωση με συγκόλληση (δ) Ένωση με συνδετήρες (άγκιστρα) Σχ. 7/39: Τραπεζοειδείς ιμάντας Ιμάντας V Οδοντωτοί ιμάντες Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των οδοντωτών ιμάντων είναι η μετάδοση κίνησης χωρίς ολίσθηση (θετικότητα μετάδοσης κίνησης). Όταν ο συγχρονισμός των στροφών κινητήριας και κινούμενης ατράκτου είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη λειτουργικότητα μιας μηχανής, επιβάλλεται να χρησιμοποιηθεί ένα τέτοιο σύστημα. Οι οδοντωτοί ιμάντες κατασκευάζονται με τα ίδια υλικά που κατασκευάζονται και οι τραπεζοειδείς ιμάντες και είναι πάντοτε ατέρμονες.

15 Οδοντωτοί τροχοί. Γενικά. Στις μηχανές, που όπως όλοι γνωρίζουμε αποτελούν όργανα μετατροπής ενέργειας, παρουσιάζεται σχεδόν πάντοτε η ανάγκη να μεταφερθεί κίνηση από μια άτρακτο στην άλλη. Όταν οι γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων δεν συμπίπτουν (σχ. 7/40) ένα από τα στοιχεία μηχανών που χρησιμοποιούμε για να πραγματοποιηθεί η μετάδοση αυτή, είναι οι οδοντωτοί τροχοί. Σχ. 7/40: Μετάδοση κίνησης από τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο άξονα μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, με τη βοήθεια οδοντωτών τροχών. Οδοντωτός τροχός λέγεται κάθε μεταλλικός ή και από οποιανδήποτε άλλη ανθεκτική ύλη κατασκευασμένος δίσκος, που η περιφέρειά του χωρίζεται κατά κανονικά διαστήματα σε εσοχές, δηλαδή σε δόντια. Όλα τα δόντια ενός τροχού πρέπει να έχουν την ίδια μορφή, δηλαδή να έχουν το ίδιο ύψος, το ίδιο πάχος και την ίδια απόσταση μεταξύ τους. Σαν μέσα μετάδοσης κίνησης οι οδοντωτοί τροχοί παρουσιάζουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα έναντι άλλων μέσων μετάδοσης κίνησης όπως είναι οι ιμάντες ή αλυσοτροχοί. Χρησιμοποιούνται για όλες τις σχετικές θέσεις των ατράκτων. Μεταδίδουν την κίνηση στην κινούμενη άτρακτο με μικρότερη ή μεγαλύτερη περιστροφική ταχύτητα, ανάλογα με τον αριθμό των δοντιών τους. Δεν παρουσιάζουν απώλεια στροφών κατά την μετάδοση της κίνησης. Παρουσιάζουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Απαιτούν μικρή συντήρηση. Έχουν πολύ καλό βαθμό απόδοσης. Παρουσιάζουν όμως και κάποια μειονεκτήματα τα οποία είναι το σχετικά ψηλό κόστος κατασκευής τους και η θορυβώδης λειτουργία τους. Θέσεις των ατράκτων και είδη οδοντωτών τροχών. Στις μηχανές συναντούμε ατράκτους, που η μία σε σχέση με την άλλη, μπορεί να είναι παράλληλες, τεμνόμενες ή ασύμβατες. Με τους οδοντωτούς τροχούς μπορούμε να συνδέσουμε ατράκτους και να μεταδώσουμε κίνηση όποια θέση και να έχουν. Τα είδη των οδοντωτών τροχών είναι τα εξής: 1. Οδοντωτοί τροχοί με παράλληλη οδόντωση (σχ. 7/41α,β και ε). Αυτοί έχουν οδόντωση παράλληλη προς τον γεωμετρικό άξονα της ατράκτου. Η οδόντωση μπορεί να είναι εξωτερική (σχ. 7/41 α) ή εσωτερική (σχ. 7/41β). Το ζευγάρι του σχήματος 7/41ε λέγεται ζευγάρι οδοντωτού τροχού οδοντωτού κανόνα (κεμαλιέρα). Αυτό χρησιμεύει για τη μετατροπή μιας περιστροφικής κίνησης (του τροχού) σε ευθύγραμμη (του οδοντωτού κανόνα) ή αντίστροφα. 2. Τροχοί με ελικοειδή οδόντωση απλή (σχ. 7/41γ) ή με ελικοειδή οδόντωση διπλή (σχ. 7/41δ). Οι τροχοί με διπλή ελικοειδή οδόντωση λέγονται τροχοί ψαροκόκκαλο. Χρησιμοποιούνται, όπως κι οι οδοντωτοί τροχοί με παράλληλη οδόντωση, για μετάδοση κίνησης σε παράλληλους ατράκτου.

16 74 3. Κωνικοί οδοντωτοί τροχοί (σχ. 7/41στ, ζ και η). Αυτοί χρησιμοποιούνται για ατράκτους που τέμνονται ή είναι ασύμβατοι. 4. Κοχλιωτοί οδοντωτοί τροχοί (σχ. 7/41θ). Αυτοί είναι τροχοί με ελικοειδή οδόντωση της ίδιας φοράς. Οι γεωμετρικές τους άξονες είναι ασύμβατοι. 5. Ζευγάρι ατέρμονα κοχλία οδοντωτού τροχού (σχ. 7/41i). Οι γεωμετρικοί άξονες κοχλία και τροχού είναι και εδώ ασύμβατοι. Σχ. 7/41: Είδη οδοντωτών τροχών Υλικό κατασκευής οδοντωτών τροχών: Τα συνηθέστερα υλικά των οδοντωτών τροχών είναι τα διάφορα είδη χυτοσιδήρων και χαλύβων. Κράματα αλουμινίου χρησιμοποιούνται εκεί, όπου η ελαφρότητα της κατασκευής είναι βασική απαίτηση. Για μεγάλες ταχύτητες οι τροχοί γίνονται από ανθεκτικούς χάλυβες, με μεγάλη ακρίβεια, προφυλαγμένοι σε κιβώτια και με συνεχή λίπανση. Τροχοί που εργάζονται με ψηλή ταχύτητα και ταυτόχρονα δέχονται κρούσεις, γίνονται χαλύβδινοι με επιφανειακή σκλήρυνση. Σε ορισμένες περιπτώσεις και εκεί όπου δεν αναπτύσσονται μεγάλες δυνάμεις χρησιμοποιούμε πλαστικά ή συνθετικά υλικά, για την κατασκευή οδοντωτών τροχών, γιατί είναι ελαφριά και αντέχουν στην οξείδωση και στη διάβρωση.

17 Αλυσίδες και οδοντωτοί τροχοί αλυσίδων. Γενικά. Ένας από τους τρόπους μετάδοσης κίνησης από μια άτρακτο σε μια άλλη, που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση και χωρίς να έχομε απώλεια στροφών είναι η αλυσοκίνηση. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε δύο ειδικούς οδοντωτούς τροχούς, που λέγονται αλυσοτροχοί και μια αλυσίδα, (σχ. 7/42). Σχ. 7/44: Αλυσίδες με εσωτερικά δόντια(αθόρυβες) Σχ. 7/42: Αλυσοτροχοί με αλυσίδα Αλυσίδες: Τις αλυσίδες που συναντάμε σε διάφορες κατασκευές μπορούμε να τις χωρίσουμε σε δύο κατηγορίες: Αλυσίδες δυνάμεως ( κοινές ή αλυσίδες όμικρον) Αλυσίδες κινήσεως. Οι αλυσίδες δυνάμεως (σχ. 7/43) αποτελούνται από συγκολλημένους κρίκους σχήματος όμικρον, που σχηματίζονται από χαλύβδινη ράβδο κυκλικής διατομής. Χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανύψωση βαρών με μικρή ταχύτητα. Για να επιτύχει αυτός ο σκοπός, η αλυσίδα εφαρμόζει πάνω σε ειδικές οδοντωτές τροχαλίες, που καλούνται εξέλικτρα. Ως παράδειγμα αναφέρομε τον αλυσοτροχό ενός βαρούλκου πλοίου με τη βοήθεια του οποίου σύρεται η άγκυρα του πλοίου. Οι αλυσίδες κίνησης χρησιμοποιούνται για την μεταφορά κίνησης από μια άτρακτο σε μια άλλη παράλληλη προς αυτή. Στις διάφορες εφαρμογές συναντάμε αρκετά είδη αλυσίδων κίνησης. Τα περισσότερο γνωστά είναι: Αλυσίδες με εσωτερικά δόντια (αθόρυβες). (σχ. 7/44). Αλυσίδες με ράουλα (κύλιστρα). (σχ. 7/45). Σχ. 7/45: Αλυσίδες κίνησης με κύλιστρα. 1. Λαμάκι εξωτερικού κρίκου 2. Λαμάκι εσωτερικού κρίκου 3. Πείρος σύνδεσης 4. Σωληνωτός τριβέας 5.Κύλιστρα Σχ. 7/43: Αλυσίδες δυνάμεως Τα κύρια χαρακτηριστικά μιας αλυσίδας κίνησης είναι το βήμα (ρ), η εξωτερική διάμετρος του κυλίστρου (dc) και η απόσταση των πλακών του εσωτερικού κρίκου της αλυσίδας (b1,) (σχ. 7/45).

18 76 Τόσον οι αλυσίδες κίνησης όσο και οι αλυσίδες δυνάμεως ή κοινές, είναι τυποποιημένες και στο εμπόριο μπορούν να βρεθούν σε ορισμένα μόνο μεγέθη. Αλυσοτροχοί: Μετά την επιλογή της αλυσίδας γίνεται η επιλογή των αλυσοτροχών. Για να μπορεί να συνεργαστεί με μια αλυσίδα πρέπει να έχει βήμα οδόντωσης ίσο με το βήμα της αλυσίδας (σχ. 7/46). Ανάλογα με τις σειρές της αλυσίδας μπορούμε να κατατάξουμε τους αλυσοτροχούς σε: Αλυσοτροχούς απλής αλυσίδας (μονός). Αλυσοτροχούς διπλής αλυσίδας (διπλός) Αλυσοτροχούς τριπλής αλυσίδας (τριπλός) Ανάλογα με το είδος της αλυσίδας μπορούμε να κατατάξουμε τους αλυσοτροχούς σε: Αλυσοτροχούς για αλυσίδα με κύλιστρα. Αλυσοτροχούς για οδοντωτή αλυσίδα. Αλυσοτροχός για αλυσίδα δυνάμεως. Οι αλυσοτροχοί κατασκευάζονται συνήθως από χυτοσίδηρο ή από χάλυβα που υποβάλλεται σε επιφανειακή σκλήρυνση. Στα πιο κάτω σχήματα φαίνονται διάφορα είδη αλυσοτροχών για απλή (σχ. 7/47) διπλή (σχ. 7/48) και τριπλή (σχ. 7/49) αλυσίδα με κύλιστρα. Στο πιο κάτω σχήμα φαίνονται τα χαρακτηριστικά στοιχεία αλυσοτροχού. Ρ - Βήμα οδόντωσης αλυσοτροχού. D - Αρχική διάμετρος αλυσοτροχού Σχ. 7/47: Αλυσοτροχός για απλή αλυσίδα με κύλιστρα Σχ. 7/48: Αλυσοτροχός για διπλή αλυσίδα με κύλιστρα Σχ. 7/46: Στοιχεία αλυσοτροχού Σχ. 7/49: Αλυσοτροχός για τριπλή αλυσίδα με κύλιστρα.

19 Σύνδεσμοι. Οι σύνδεσμοι είναι στοιχεία μηχανών, με τη βοήθεια των οποίων μπορούμε να συνδέουμε δύο ατράκτους που βρίσκονται συνήθως στην ίδια ευθεία (σχ. 7/50) ή και σε μερικές περιπτώσεις σε γωνία. Με τη πιο πάνω σύνδεση επιτυγχάνουμε τη μεταφορά ροπής στρέψης από τη μια άτρακτο στην άλλη. 4. Όταν θέλουμε μετάδοση της κίνησης από μία άτρακτο σε μία άλλη χωρίς κρούσεις ή όταν θέλουμε ομαλή μετάδοση της κίνησης κατά το ξεκίνημα. 5. Όταν θέλουμε ένας μηχανισμός να κινείται μόνο προς μια φορά περιστροφής και να σταματά όταν αλλάζει η φορά περιστροφής. 6. Όταν ένα τμήμα μιας μεγάλης ατράκτου πρέπει ν' απομακρύνεται από τη θέση του για κάποια επισκευή. Σχ. 7/50: Σύνδεση ατράκτων μειωτήρα και ηλεκτροκινητήρα 1. Ηλεκτροκινητήρας (μοτέρ) 2.Μειωτήρας στροφών 3. Άτρακτος ηλεκτροκινητήρα 4. Άτρακτος μειωτήρα 5. Σύνδεσμος Συνήθως χρησιμοποιούμε συνδέσμους στις πιο κάτω περιπτώσεις: 1. Όταν θέλουμε να έχουμε μία μακριά άτρακτο και δεν φθάνει το μήκος των ράβδων που βρίσκουμε στο εμπόριο. Έτσι αναγκαζόμαστε να ενώσουμε δύο κομμάτια. 2. Όταν πρέπει να γίνεται διακοπή της κίνησης σε ένα τμήμα μιας κινηματικής αλυσίδας ατράκτων. Για παράδειγμα αναφέρουμε τη σύνδεση της μηχανής ενός αυτοκινήτου με το κιβώτιο ταχυτήτων (σαζμάν), δηλαδή τη σύνδεση του στροφαλοφόρου "άξονα" με την άτρακτο εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων. 0 σύνδεσμος αυτός είναι ο γνωστός συμπλέκτης του αυτοκινήτου. Μ' αυτόν μπορούμε κάθε στιγμή να διακόψουμε την κίνηση προς το κιβώτιο ταχυτήτων, χωρίς να σταματήσει η περιστροφή της μηχανής. 3. Όταν θέλουμε μετάδοση της κίνησης υπό γωνία. Για παράδειγμα αναφέρουμε τη σύνδεση της ατράκτου εξόδου του πιο πάνω κιβωτίου ταχυτήτων με τον "άξονα" μετάδοσης κίνησης προς το διαφορικό του αυτοκινήτου. 0 σύνδεσμος αυτός είναι ο γνωστός με το όνομα "σταυρός". Κατάταξη των συνδέσμων Στη Μηχανολογία υπάρχει μία πολύ μεγάλη ποικιλία συνδέσμων. Οι διάφοροι σύνδεσμοι διαφέρουν ως προς τη μορφή, τη διάταξη των μερών, το υλικό κατασκευής κ.λ.π. Η διαφορετική δομή του κάθε συνδέσμου οδηγεί και σε διαφορετικά χαρακτηριστικά. Όλα τα είδη των συνδέσμων μπορούμε, ανάλογα με τα λειτουργικά τους χαρακτηριστικά, να τους κατατάξουμε στις εξής τρεις κατηγορίες: 1. Σταθεροί σύνδεσμοι. 2. Κινητοί σύνδεσμοι. 3. Λυόμενοι σύνδεσμοι Γενικά χαρακτηριστικά των συνδέσμων 1. Σταθεροί σύνδεσμοι Σταθεροί λέγονται οι σύνδεσμοι που συνδέουν τις ατράκτους κατά στιβαρό τρόπο, δηλαδή τόσο στέρεα, ώστε οι δύο άτρακτοι να εργάζονται σαν ένα ενιαίο σώμα. Τα χαρακτηριστικά των σταθερών συνδέσμων είναι: 1. Δεν επιτρέπουν αξονική, ακτινική, γωνιακή ή στροφική μετατόπιση της μιας ατράκτου ως προς την άλλη. 2. Απαιτούν καλή ευθυγράμμιση των ατράκτων.. 3. Μεταφέρουν τη ροπή στρέψεως από τη μία άτρακτο στην άλλη χωρίς απώλειες. Και οι δύο άτρακτοι περιστρέφονται πάντοτε με την ίδια σταθερή περιστροφική ταχύτητα. 4. Οι περισσότεροι αποσυναρμολογούνται δύσκολα.

20 Σταθερός σύνδεσμος με ολόσωμο δακτυλίδι O σταθερός σύνδεσμος με ολόσωμο δακτυλίδι είναι ο πιο απλός σύνδεσμος. Αποτελείται μόνο από ένα δακτυλίδι (σχ. 7/51) που σφηνώνεται με δύο σφήνες, το μισό στην μία άτρακτο και το άλλο μισό στην άλλη άτρακτο, Εκτός από τα γενικά χαρακτηριστικά που έχει ως σταθερός σύνδεσμος, παρουσιάζει ακόμη και τα εξής: 1. Πολύ απλή κατασκευή και χαμηλό κόστος. 2. Μπορεί να μεταφέρει σημαντικό φορτίο. 3. Παρουσιάζει, λόγω των σφηνών, κακή ζυγοστάθμιση. 4. Δεν αποσυναρμολογείται εύκολα Σχ. 7/51: Σταθερός σύνδεσμος με ολόσωμο δακτυλίδι. 1,2. Άτρακτοι. 3,4. Σφήνες. 5. Δακτυλίδι Οι δίσκοι συνδέονται με τις βίδες 9. Αυτές περνάνε σε τρύπες που βρίσκονται σε περιφέρεια διαμέτρου Di. Το κεντράρισμα των ατράκτων επιτυγχάνεται με τις πατούρες 10 που γίνονται και στους δύο δίσκους. Εκτός από την παραπάνω σύνδεση των ατράκτων με τους δίσκους μερικές φορές οι δίσκοι στερεώνονται στις ατράκτους με συγκόλληση, άλλοτε είναι ένα σώμα με την άτρακτο και σ' άλλες περιπτώσεις προσαρμόζονται στα κωνικά άκρα των ατράκτων και στερεώνονται με περικόχλια. Ο δισκοειδής σύνδεσμος έχει τα κοινά χαρακτηριστικά των σταθερών συνδέσμων και επιπλέον: 1. Έχει ικανότητα για μεταφορά οποιασδήποτε ροπής στρέψεως όσο μεγάλη κι αν είναι, με την προϋπόθεση ότι δεν παρουσιάζει διακυμάνσεις. 2. Αποσυναρμολογείται δύσκολα. 3. Έχει μικρές διαστάσεις κατά τη διεύθυνση του άξονα Κελυφοειδής σύνδεσμος (σχ. 7/52) 0 κελυφοειδής σύνδεσμος αποτελείται από δύο κελύφη. Αυτά προκύπτουν από έναν κοίλο κύλινδρο, όταν κοπεί κατά μήκος σε δύο κομμάτια. Σχ. 7/52: Κελυφοειδής σύνδεσμος. 1.Πάνω κέλυφος. 2. Κάτω κέλυφος 1.3. Δισκοειδής σύνδεσμος Ο δισκοειδής σύνδεσμος αποτελείται από δύο δίσκους 1 και 2 (σχ. 7/53) που καταλήγουν σε πλήμνες 3 και 4 αντίστοιχα. Αυτές σφηνώνονται στα άκρα των ατράκτων 5 και 6 με τις σφήνες 7 και 8. Σχ. 7/53: Πρόσοψη σε τομή και πλάγια όψη δισκοειδούς συνδέσμου. 2. Κινητοί σύνδεσμοι Όταν οι σύνδεσμοι επιτρέπουν στις ατράκτους μια μικρή μετακίνηση, τότε αυτοί λέγονται κινητοί σύνδεσμοι. Η μετακίνηση μπορεί να είναι ακτινική, αξονική ή γωνιακή..

21 79 Με το δεδομένο αυτό μπορούμε να πούμε ότι οι άτρακτοι εργάζονται κανονικά έστω κι αν δεν είναι απόλυτα ευθυγραμμισμένες Από τα παραπάνω βγαίνει το συμπέρασμα ότι οι κινητοί σύνδεσμοι χρησιμοποιούνται: 1. Όταν θέλουμε ομαλό ξεκίνημα. 2. Όταν αναμένουμε μετατοπίσεις των ατράκτων από διαστολές ή συστολές. 3. Όταν δεν είμαστε για την ευθυγράμμιση των ατράκτων από κακοτεχνίες στην κατασκευή ή στη συναρμολόγηση. 4. Όταν από υπερφόρτωση αναμένουμε γωνιακή μετάθεση της άκρης της ατράκτου Σύνδεσμος διαστολής Μερικές φορές οι άτρακτοι που θα ενωθούν με ένα σύνδεσμο παρουσιάζουν μια αυξομείωση του μήκους τους. Σ' αυτές τις περιπτώσεις ο σύνδεσμος που θα τοποθετήσουμε πρέπει να είναι κατασκευασμένος κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορεί να παραλάβει την αυξομείωση του μήκους της ατράκτου. Η πιο συνηθισμένη αιτία αυξομείωσης του μήκους των ατράκτων είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας. Για το λόγο αυτό ο σύνδεσμος αυτός πήρε το όνομα "σύνδεσμος διαστολής". Ένας σύνδεσμος διαστολής φαίνεται στο σχήμα 7/54 και αποτελείται από τα οδοντωτά στοιχεία 1 και 2. Αυτά σφηνώνονται στην κινητήρια και στην κινούμενη άτρακτο. Η μεταβολή του μήκους παραλαμβάνεται με μετακίνηση της ατράκτου και των δοντιών του ενός στοιχείου μέσα στις εσοχές του άλλου στοιχείου. Για να είναι δυνατή η μετακίνηση προβλέπεται το διάκενο S Σύνδεσμος Καρντάν Στις μεταδόσεις κινήσεως παρουσιάζεται συχνά η ανάγκη να μεταδώσουμε κίνηση από μία άτρακτο σε μία άλλη που βρίσκεται υπό γωνία. Για την ικανοποίηση αυτής της βασικής ανάγκης επινοήθηκαν σύνδεσμοι που είναι γνωστοί με το όνομα σύνδεσμοι Καρντάν. Ένας τέτοιος σύνδεσμος φαίνεται στο σχήμα 7/55. Αποτελείται από δύο δίχαλα 3 και 4 που σφηνώνονται στα άκρα των ατράκτων 1 και 2 αντίστοιχα. Τα δύο δίχαλα ενώνονται με έναν σταυρό. Έτσι ο σύνδεσμος Καρντάν πήρε και το όνομα σταυρός. Σχ. 7/55: Σύνδεσμος Καρντάν. 1,2. Άτρακτοι. 3,4. Δίχαλα. 5. Σταυρός. 6. Στροφέας. 7,8. Τριβείς Σχ. 7/54: Σύνδεσμος διαστολής 1,2. Κινητήριο και κινούμενο στοιχείο 3. Δόντι του στοιχείου Δόντι του στοιχείου Διάκενο. 6. Σφηνόδρομος. Σχ. 7/55α: Σύνδεσμοι Καρντάν στο σύστημα μετάδοσης των αυτοκινήτων

22 80 3. Λυόμενοι σύνδεσμοι (συμπλέκτες) Όταν θέλουμε να συνδέσουμε δύο ατράκτους που πρέπει να συνδέονται και να αποσυνδέονται πολύ συχνά, τότε χρησιμοποιούμε λυόμενους συνδέσμους. Μία πολύ γνωστή εφαρμογή των λυομένων συνδέσμων είναι η σύνδεση της μηχανής του αυτοκινήτου με το κιβώτιο ταχυτήτων. Ο συμπλέκτης αυτής της σύνδεσης είναι ένας λυόμενος σύνδεσμος. Τους λυόμενους συνδέσμους τους διακρίνουμε στις εξής κατηγορίες: 1. Λυόμενοι σύνδεσμοι με δόντια. 2. Λυόμενοι σύνδεσμοι τριβής. 3. Υδραυλικοί σύνδεσμοι. 4. Ηλεκτρομαγνητικοί σύνδεσμοι. 5. Φυγοκεντρικοί σύνδεσμοι Στα σχήματα που ακολουθούν (σχ. 7/56 σχ. 7/57 και σχ. 7/58) φαίνονται διάφοροι τύποι λυόμενων συνδέσμων (συμπλεκτών). Σχ. 7/57: Λυόμενος σύνδεσμος (συμπλέκτης) με κώνο τριβής 1,2. Άτρακτοι. 3. Δίσκος με εσωτερικό κώνο. 4. Δίσκος με εξωτερικό κώνο. 5,6. Σφήνες. 7,8. Υποδοχή διχάλου μετακινήσεως του κώνου. Σχ. 7/56: Συμπλέκτης τριβής με πολλαπλούς δίσκους Σχ. 7/58: Λυόμενος σύνδεσμος με δόντια 1,2. Κινητήρια και κινούμενη άτρακτος 3,4. Κινητήριος και κινούμενος δίσκος. 6. Δόντι τετράγωνο. 7. Δίχαλο (φουρκέτα)

23 Στοιχεία αποταμίευσης ενέργειας και απόσβεσης ταλαντώσεων Ελατήρια. Ένα ελατήριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποταμιευτής ενέργειας (π.χ. σε παιχνίδια και σε ρολόγια ) ως μέσο επαναφοράς (π.χ. στις βαλβίδες των μηχανών εσωτερικής καύσης, στο γκάζι των αυτοκινήτων, στο πεντάλ του συμπλέκτη, στο πεντάλ των φρένων ενός αυτοκινήτου κ.λ.π ). Επίσης τα ελατήρια είναι τα κύρια στοιχεία της ανάρτησης των αυτοκινήτων. Ως αποτέλεσμα αυτής της ελαστικής σύνδεσης που δημιουργούμε μεταξύ τροχού και σκελετού, οι δυνάμεις που αναπτύσσονται από τα κτυπήματα του τροχού σε ανωμαλίες δρόμου, δεν μεταφέρονται στους επιβαίνοντες κατά απότομο τρόπο. Ως υλικό κατασκευής των ελατηρίων χρησιμοποιείται ειδικός χάλυβας ελατηρίων υψηλής αντοχής. Στα σχήματα που ακολουθούν φαίνονται διάφοροι τύποι ελατηρίων καθώς και μερικές από τις πολλές χρήσεις τους. Σχ. 7/61: Ελατήριο κάμψεως Σχ. 7/62: Ελατήριο πιέσεως για το κλείσιμο της βαλβίδας μιας μηχανής αυτοκινήτου Σφόνδυλοι Ο σφόνδυλος είναι ένας δισκοειδής τροχός ο οποίος ανήκει στα κινούμενα μέρη ενός συστήματος παραγωγής και μετατροπής της κίνησης και έχει σαν κύριο προορισμό να αποταμιεύει ενέργεια. Κατασκευάζεται συνήθως από χυτοσίδηρο ή χάλυβα. Στο πιο κάτω σχήμα (σχ. 7/63) φαίνεται σφόνδυλος (βαλάντι) μηχανής αυτοκινήτου που έχει σαν κύριο προορισμό να αποταμιεύει ενέργεια κατά το χρόνο της εκτόνωσης και να παρασύρει σε περιστροφική κίνηση το στροφαλοφόρο άξονα, για να συμπληρωθεί ο κύκλος εργασίας. Σχ. 7/59: Ανάρτηση αυτοκινήτου με κυλινδρικό ελικοειδές ελατήριο. Σχ. 7/60: Ελατήριο έλξεως. Σχ. 7/63: Σφόνδυλος μηχανής αυτοκινήτου 1. Έμβολο 2. Διωστήρας 3. Στροφ. Άξονας 4. Σφόνδυλος

24 Αποσβεστήρες ταλαντώσεων. Είναι στοιχεία μηχανών που έχουν σαν κύριο σκοπό την απόσβεση ή απορρόφηση των διαφόρων ταλαντώσεων που εμφανίζονται στα διάφορα μηχανήματα (εργαλειομηχανές, αυτοκίνητα, τραίνα κ.α) κατά την χρήση ή λειτουργία τους. Στα αυτοκίνητα οι αποσβεστήρες ταλαντώσεων (αμορτισέρ) σχήμα 7/64, σχήμα 7/65 και σχήμα 7/66 τοποθετούνται ανάμεσα στο αμάξωμα και στον άξονα των τροχών και εξυπηρετούν τους ακόλουθους σκοπούς: Αποσβένουν τις ταλαντώσεις των ελατηρίων ανάρτησης. Μειώνουν την τάση που έχουν οι τροχοί να χάνουν την πρόσφυσή τους με το δρόμο και έτσι προστατεύουν το αμάξωμα, ελαττώνουν τη φθορά στα ελαστικά των τροχών και αυξάνουν την ασφάλεια και την άνεση της οδήγησης Στοιχεία ρύθμισης, ελέγχου και προγραμματισμού λειτουργιών. Μηχανισμός έκκεντρου Ο μηχανισμός έκκεντρου αποτελείται από ένα έκκεντρο και ένα ωστήριο (σχ. 7/67α). 82 Το έκκεντρο που είναι και το κινητήριο στοιχείο, συνήθως κινείται περιστροφικά, αλλά είναι δυνατόν να κινείται και παλινδρομικά. Η περιστροφική ή η παλινδρομική κίνηση του έκκεντρου μεταδίδεται στο ωστήριο, το οποίο, ανάλογα με τη διαμόρφωση του μηχανισμού, θα εκτελεί παλινδρομική ή ταλαντευτική κίνηση. Στο σχήμα 7/67 φαίνονται μερικοί τύποι έκκεντρων. Οι δύο κυριότεροι τύποι έκκεντρων είναι: - Έκκεντρα ακτινικά ή δισκοειδή (το ωστήριο παλινδρομεί ή ταλαντεύεται σε επίπεδο κάθετο προς τον άξονα του έκκεντρου) σχήμα 7/67α. - Κυλινδρικά έκκεντρα στα οποία το ωστήριο παλινδρομεί ή ταλαντεύεται σε επίπεδο παράλληλο προς τον άξονα του έκκεντρου (σχ. 7/67β). 2 1 Σχ. 7/64: Αποσβεστήρας ταλαντώσεων ενός κυλίνδρου με συμπιεσμένο αέριο Σχ. 7/65: Αποσβεστήρας ταλαντώσεων δύο κυλίνδρων με συμπιεσμένο αέριο (α) Έκκεντρα ακτινικά ή δισκοειδή 1. Έκκεντρο 2. Ωστήριο (β) Κυλινδρικά έκκεντρα Σχ. 7/66: Αποσβεστήρας ταλαντώσεων κυλίνδρων με συμπιεσμένο αέριο και μεταβλητή απόσβεση Σχ. 7/67: Έκκεντρα

25 Μια πολύ γνωστή εφαρμογή των έκκεντρων είναι στους μηχανισμούς ανοίγματος των βαλβίδων στις μηχανές εσωτερικής καύσεως (σχ. 7/68). Κάθε βαλβίδα της μηχανής ανοίγει με την κίνηση ενός ωστηρίου, που κινείται από ένα έκκεντρο. Όλα τα έκκεντρα βρίσκονται σε κοινή άτρακτο, γνωστή ως εκκεντροφόρος άξονας. 83 Μέσα στεγανοποίησης ονομάζουμε τα μέσα εκείνα που με τη βοήθεια τους μπορούμε να αποκλείσουμε τη μετάβαση ενός ρευστού από ένα χώρο σ' ένα άλλον, που διαπερνάται από μια άτρακτο (σχ.7/70), από έναν περιστρεφόμενο άξονα ή ένα βάκτρο. 2 Σχ. 7/68 1 Σχ. 7/70: 1,2 Θέσεις στεγανότητας (α) Άνοιγμα πλευρικής βαλβίδας. (β) Άνοιγμα αντεστραμμένης βαλβίδας. (γ) Εκκεντροφόρος άξονας. 1. Έκκεντρο 4. Πέλμα 2. Ωστήριο 5. Ελατήριο 3. Τροχίσκος (ράουλο) 6. Ζύγωθρο (κοκοράκι) Οι βαλβίδες κατασκευάζονται από ειδικά κράματα χάλυβα. Οι βαλβίδες εισαγωγής κατασκευάζονται από χρωμιονικελιούχο χάλυβα, ενώ η βαλβίδες εξαγωγής από χρωμιοπυριτιούχο χάλυβα για καλύτερη αντοχή στη θερμοκρασία που επικρατεί στο χώρο λειτουργίας τους. Στο σχήμα 7/69 φαίνεται ένα σύστημα ελέγχου διαδοχικών φάσεων (ταχεία κίνηση - πρόωση ) μιας εργαλειομηχανής με τη βοήθεια μηχανισμού έκκεντρου. Άλλοτε πάλι δεν θέλουμε να περάσουν μέσα σ' ένα χώρο, σκόνη ή άλλα σώματα, όπως συμβαίνει π.χ. στα έδρανα. Τα πιο βασικά στοιχεία που χρησιμοποιούμε για να πετύχουμε τη στεγανότητα κάποιου χώρου είναι: 1. Χαλινωτήρες λαδιού (κκετσιέδες) 2. Παρεμβύσματα (τσιουβάδες) 3. Παράκυκλοι (ροδέλλες στεγανοποίησης) 4. Δακτύλιοι στεγανοποίησης (Ο - rings ) Το υλικό κατασκευής των πιο πάνω στοιχείων στεγανοποίησης είναι ελαστικό για τους χαλινωτήρες λαδιού και δακτυλίους στεγανοποίησης, φύλλο αμιάντου για τα παρεμβύσματα (τσιουβάδες) και ορείχαλκος για τους παράκυκλους (ροδέλλες) στεγανοποίησης. Στα σχήματα που ακολουθούν φαίνονται διάφοροι τύποι στοιχείων στεγανοποίησης. Σχ. 7/71: Στοιχεία στεγανοποίησης 1. Ελαστικό. 2. Έλασμα. 3. Ελατήριο. 4. Άτρακτος Σχ. 7/69: Σύστημα ελέγχου διαδοχικών φάσεων με τη βοήθεια μηχανισμού εκκέντρων Στοιχεία στεγανοποίησης

26 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ: Ποιες είναι οι έξι ομάδες ταξινόμησης των στοιχείων μηχανών; 2. Εξηγήστε τι είναι: Λυόμενες συνδέσεις Μόνιμες συνδέσεις και Δώστε τρία τυπικά παραδείγματα λυόμενων συνδέσεων και τρία τυπικά παραδείγματα μόνιμων συνδέσεων. 3. Γράψετε στο τετράδιο σας τον τρόπο σύνδεσης των πιο κάτω στοιχείων μηχανών (α) (β) (γ) (δ) 4. Στο πιο κάτω σχήμα φαίνεται ένα έδρανο ολίσθησης. Αναγνωρίστε και γράψετε τα κύρια μέρη του εδράνου που αντιστοιχούν στους αριθμούς 1-4 καθώς επίσης και το υλικό κατασκευής των μερών αυτών 5. Σε πιο από τα δύο είδη εδράνων (ολίσθησης και κύλισης) παρουσιάζεται μεγαλύτερη φθορά λόγω τριβής; Σχ, 7/72: Διάφορα είδη παρεμβυσμάτων (τσιουβάδων) για διάφορους τύπους κυλινδρωκεφαλών Μ.Ε.Κ 6. Ποιο το υλικό κατασκευής των πρισματοειδών οδηγών και πια χαρακτηριστικά πρέπει να συνδυάζουν;

27 7. Στα πιο κάτω σχήματα φαίνονται τέσσερα είδη πρισματοειδών οδηγών ολίσθησης. Γράψετε για το κάθε ένα σχήμα το είδος του πρισματοειδούς οδηγού ως προς την μορφή του Ποια τα χαρακτηριστικά των σταθερών συνδέσμων; 17. Σε ποια κατηγορία ανήκει ο πιο κάτω σύνδεσμος και σε ποια μηχανολογική κατασκευή είναι απαραίτητη η χρήση του; 8. Ποιο σκοπό εξυπηρετούν οι άτρακτοι σε μία μηχανολογική κατασκευή και ποιο το υλικό κατασκευής τους; 9. Γράψετε έξι στοιχεία μετάδοσης κίνησης. 10. (α) Σε ποια είδη διακρίνονται οι ιμάντες στις διάφορες μηχανολογικές κατασκευές; (β) Δώστε παραδείγματα χρήσης των ιμάντων στις διάφορες μηχανικόγικές κατασκευές. 11. Γιατί στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται οι τραπεζοειδείς ιμάντες παρά οποιαδήποτε άλλη μορφή ιμάντα; 12. Ποια τα πλεονεκτήματα από τη χρήση οδοντωτών τροχών σαν μέσα μετάδοσης της κίνησης; 13. (α) Να αναφέρετε τα συνηθέστερα υλικά κατασκευής των οδοντωτών τροχών και (β) Ποιοι είναι οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπ' όψη κατά την επιλογή του υλικού των οδοντωτών τροχών; 14. Πότε χρησιμοποιούνται οι αλυσίδες και οι αλυσοτροχοί ως μέσα μετάδοσης της κίνησης; 15. Τι είναι οι σύνδεσμοι και σε ποιες περιπτώσεις τους χρησιμοποιούμε; 18. Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται οι κινητοί σύνδεσμοι; 19. (α) Πότε χρησιμοποιούμε σε μια σύνδεση λυόμενους συνδέσμους (συμπλέκτες) ; (β) Δώστε παραδείγματα χρήσης των λυόμενων συνδέσμων στις διάφορες μηχανολογικές κατασκευές. 20. Ποιο σκοπό εξυπηρετούν οι αποσβεστήρες ταλαντώσεων στα διάφορα μηχανήματα; 21. Δώστε παραδείγματα χρήσης των έκκεντρων στις διάφορες μηχανολο-γικές κατασκευές. 22. (α) Ποια είναι τα βασικά στοιχεία που χρησιμοποιούμε για να πετύχουμε τη στεγανότητα κάποιου χώρου και (β) Ποιο το υλικό κατασκευής αυτών των στοιχείων;