ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Διοίκηση Εργοταξίου Διδάσκων: Γιάννης Χουλιάρας Στοιχεία περιστροφικής κίνησης (άξονες, άτρακτοι, έδρανα)
Άξονες και άτρακτοι Οι άξονες είναι κυλινδρικά κατά κανόνα στοιχεία, τα οποία φέρουν επάνω τους περιστρεφόμενα τεμάχια, χωρίς όμως να μεταφέρουν ροπές στρέψης (π.χ. ο άξονας ελεύθερης τροχαλίας). Επομένως, οι άξονες καταπονούνται μόνο σε κάμψη. Οι άτρακτοι είναι επίσης κυλινδρικά στοιχεία, τα οποία φέρουν περιστρεφόμενα τεμάχια και μεταφέρουν ροπή στρέψης.
Άτρακτος
Ανάλογα με τη διατομή τους: Άτρακτοι κυκλικής διατομής. Αυτές είναι οι συνηθέστερες. Άτρακτοι χωρίς κυκλική διατομή (άτρακτοι κατατομής). Συνηθέστερη διατομή μετά την κυκλική είναι η τετραγωνική. Άτρακτοι πλήρεις (συμπαγείς). Άτρακτοι κοίλοι (σωληνωτοί). Αυτοί είναι πολύ ελαφρότεροι των συμπαγών και ταυτόχρονα διατηρούν μεγάλο μέρος της αντοχής τους. Ανάλογα με την κατά μήκος διαμόρφωση: i) Ευθύγραμμες άτρακτοι. ii) Κατηγορίες ατράκτων Λυγισμένες άτρακτοι, όπως π.χ. οοι στροφαλοφόροι άξονες. iii) Άτρακτοι ειδικών κατασκευών. Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται και οι εύκαμπτες άτρακτοι (σπαστές ή σπιράλ), οι αρθρωτές άτρακτοι, και οι τηλεσκοπικές άτρακτοι.
Στροφείς Τα μέρη των ατράκτων ή των αξόνων που στηρίζονται στα έδρανα ονομάζονται στροφείς. Οι άτρακτοι υπολογίζονται σε σύνθετη καταπόνηση (κάμψη και στρέψη), λαμβάνεται δε υπόψη κατά τον υπολογισμό η εναλλασσόμενη κάμψη, στην οποία κατά κανόνα καταπονούνται. Οι άξονες υπολογίζονται μόνο σε κάμψη (στατική ή δυναμική ανάλογα με την περίπτωση). (1) Άξονας, (2) Στροφείς
Έδρανα Τα έδρανα χρησιμεύουν για τη στήριξη των ατράκτων που περιστρέφονται είτε κατά την εγκάρσια (ακτινική) είτε κατά την αξονική έννοια. Στην πρώτη περίπτωση ονομάζονται εγκάρσια έδρανα και στη δεύτερη αξονικά. Ο οριζόντιες άτρακτοι στηρίζονται σε εγκάρσια έδρανα και οι κατακόρυφες σε αξονικά. Ανάλογα με το είδος της τριβής που αναπτύσσεται σ αυτά, τα έδρανα διαιρούνται σε: έδρανα ολίσθησης (κουζινέτα) και έδρανα κύλισης (ρουλεμάν). Ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους, χαρακτηρίζονται σε έδρανα αυτορρύθμιστα και έδρανα σταθερά.
Έδρανα
Ο τριβέας. Είναι ένα κυλινδρικό σώμα με οπή στο μέσο και συνήθως αποτελείται από δύο μέρη. Κατασκευάζεται από χυτοσίδηρο ή από μπρούτζο. Το κύριο σώμα, επάνω στο οποίο εδράζεται ο τριβέας και το οποίο κατασκευάζεται από χυτοσίδηρο. Το κάλυμμα, το οποίο αποτελεί το επάνω μέρος του σώματος του εδράνου και το οποίο κατασκευάζεται επίσης από χυτοσίδηρο. Οι κοχλίες σύσφιξης, οι οποίοι ενώνουν σε ένα σώμα το κάλυμμα, τον τριβέα και το κύριο σώμα. Η πλάκα έδρασης, επάνω στην οποία τοποθετείται το έδρανο. Το σύστημα λίπανσης. Στοιχεία των εδράνων
Περιπτώσεις χρήσης εδράνων Τα έδρανα ολίσθησης προτιμώνται: Για εδράσεις με πολλές στροφές, υψηλά φορτία και μεγάλη διάρκεια ζωής, δηλ. εκεί όπου αποφασιστικό ρόλο παίζει η συνεχής, χωρίς φθορά λειτουργία στην περιοχή της υγρής τριβής. Για εδράσεις, οι οποίες σε στάση ή σε λίγες στροφές, δέχονται ισχυρές κρούσεις και κραδασμούς, όπου δηλ. απαιτείται μία μεγάλη φέρουσα επιφάνεια με ικανότητα απόσβεσης. Για εδράσεις με μικρές απαιτήσεις, όπου βασικό ρόλο παίζουν η απλότητα της κατασκευής και το μικρό κόστος. Τα έδρανα κύλισης προτιμούνται: Για εδράσεις με κανονικές απαιτήσεις και κατά το δυνατόν ασφαλείς και χωρίς συντήρηση συνθήκες λειτουργίας. Για εδράσεις οι οποίες πρέπει να εργάζονται σε λίγες στροφές με μικρές τριβές και να ξεκινούν με υψηλό φορτίο.
Έδρανα ολίσθησης Στα έδρανα ολίσθησης ο στροφέας ολισθαίνει επάνω στον τριβέα, ενώ στα έδρανα κύλισης παρεμβάλλονται τα σώματα κύλισης (σφαίρες, κύλινδροι). Μια άψογη λίπανση είναι η σπουδαιότερη προϋπόθεση για την ασφάλεια λειτουργίας των εδράνων ολίσθησης. Για να μειωθεί η τριβή στα έδρανα και η φθορά των υλικών, θα πρέπει οι επιφάνειες ολίσθησης να μην εφάπτονται αλλά να παρεμβάλλεται ανάμεσα μία λεπτή στρώση λιπαντικού. Θα πρέπει να επικρατεί η λεγόμενη υγρή τριβή. Ως λιπαντικά χρησιμοποιούνται κατά κανόνα ορυκτέλαια. Τα έδρανα ολίσθησης υπολογίζονται με βάση την υδροδυναμική θεωρία λίπανσης. Πρέπει να έχουν τέτοιες διαστάσεις ώστε στις στροφές λειτουργίας τους να εργάζονται στην περιοχή της υγρής τριβής. Επίσης η θερμοκρασία θα πρέπει να ευρίσκεται σε επιτρεπτά όρια.
Έδρανα κύλισης Το κύριο προσόν των εδράνων κύλισης είναι η μικρότερη κατά 30 85 % τριβή. Για το λόγο αυτό η υπερθέρμανσή τους είναι μικρότερη, όπως και η απώλεια ενέργειας. Η συναρμογή τους είναι ακριβέστερη και έχουν μικρότερο διάκενο. Καταλαμβάνουν μικρότερο χώρο και δεν χρειάζονται στρώσιμο πριν από τη χρησιμοποίησή τους στην πλήρη απόδοση. Αντίθετα, ο θόρυβος κατά τη λειτουργία είναι μεγαλύτερος, αντέχουν λιγότερο σε κρουστική φόρτιση, στοιχίζουν ακριβότερα και απαιτούν καλύτερη κατεργασία τόσο του άξονα όσο και της φωλιάς. Τα κυλιόμενα σώματα είναι συνήθως σφαίρες, κύλινδροι, βελόνες, κωνικά και βαρελοειδή σώματα.
Τα μέρη των εδράνων κύλισης Κάθε έδρανο κύλισης αποτελείται από τα εξής μέρη: Τον εσωτερικό δακτύλιο, που βρίσκεται σε επαφή με την άτρακτο. Τον εξωτερικό δακτύλιο, που βρίσκεται σε επαφή με τη φωλιά ή το κιβώτιο. Τα σώματα κύλισης. Τον κλωβό, που διαχωρίζει τα σώματα κύλισης και επιτρέπει μεγαλύτερες πιέσεις, αλλά κυρίως μεγάλες περιφερειακές ταχύτητες.
Στεγανοποίηση εδράνων Για τη στεγανοποίηση των εδράνων, δηλαδή την αποφυγή εξόδου του λιπαντικού από αυτά, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι μέσων στεγανότητας: Δακτύλιοι από κετσέ Δακτύλιοι από πλαστικό Δακτυλιοειδή αυλάκια, κλπ. Τα στοιχεία στεγανοποίησης έχουν ακόμη σκοπό να μην επιτρέπουν την είσοδο ξένων σωμάτων, όπως σκόνης, μέσα στα έδρανα. Η είσοδος ξένων σωμάτων μέσα στα έδρανα προκαλεί σ αυτά ταχεία φθορά, και επομένως η στεγανοποίηση των εδράνων έχει ιδιαίτερη σημασία για την καλή λειτουργία τους.
Δακτύλιοι στεγανοποίησης