Akselin ja navan liitokset Muotosulkeiset liitokset Kitkasulkeiset liitokset Tapit ja sokat Tasa-, kiekko-, tangenttikiilat Profiiliakselit Kiristysliitokset Kartioliitokset Puristus- ja kutistusliitokset a) d a d i D i D a u a u n napa b) p akseli
Napaliitosten valinta kuormitukset (staattinen/vaihtokuormitus) M k vääntömomentti M v säteisvoima F Q aksiaalivoima F A kaatomomentti M k F A M v liitoksen keskittäminen F Q valmistusmahdollisuudet asennus/irrotettavuus taloudellisuus
Tasakiila p n helposti purettava ura heikentää akselia ei sovellu vaihtokuormitukselle standardoitu (SFS 2636) p väljä kiilaliitos
Tasakiilaliitos p n p Napa (reikä D) +0,025 50H7 0 väljä kiilaliitos Akselinpää (d) (SFS2631),018 50k6 D D max min 0 0, 002 d d min max 50 0,025 (50 0,002) 0,023 mm (välys) 50 (50 0,018) 0,018 mm (ahdistus)
Momentinsiirtokyky akselin pintapaineen mukaan A l t 1 p a r m = d t 1 2 2 M V
Momentinsiirtokyky akselin pintapaineen mukaan A l t 1 p a r m = d t 1 2 2 M V M V p a Ar m p a lt 1 d 2 t1 2 p a lt 1 1 d t 2 1
Momentinsiirtokyky navan pintapaineen mukaan A l t 2 p n d t r 2 m = + 2 2 M V
Momentinsiirtokyky navan pintapaineen mukaan A l t 2 p n d t r 2 m = + 2 2 M V M V p n Ar m p n lt 2 d 2 t2 2 p n lt 2 2 1 d t 2
Peruspintapaineet p o teräs 150 N/mm2 teräs, karkaistu 200 N/mm2 harmaa valurauta 90 N/mm2 pallografiittirauta 110 N/mm2 r m = d t 1 2 2 p a A l t 1 M V Sallitut pintapaineet Cp o Yksisuuntainen kuormitus, lepokuormitus Yksisuuntainen kuormitus, kevyitä iskuja Yksisuuntainen kuormitus, kovia iskuja Vaihtosuuntainen kuormitus, kevyitä iskuja Vaihtosuuntainen kuormitus, kovia iskuja 0,8p o 0,7p o 0,6p o 0,45p o 0,25p o
Tasakiilojen mittoja (SFS 2636) Leveys b (tol. h9) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 Korkeus h 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 14 14 16 18 Akselin halk. d > 10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130 Akselin ura t 1 2,5 3 3,5 4 5 5 5,5 6 7 7,5 9 9 10 11 Navan ura t 2 1,8 2,3 2,8 3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 4,9 5,4 5,4 6,4 7,4 A l t 1 A l t 2 p a p n r m = d t 1 2 2 M V d t r 2 m = + 2 2 M V
Tasakiilaliitosten mitoitus (DIN 6892) M vsall p psall 0, 9R sall emin d ( h t1) leff i KAM 2 vnim R emin akseli-, napa- tai kiilamateriaalin minimimyötölujuus, harmaavalurautanavalle käytetään murtorajaa R m h kiilan korkeus ja t 1 uran syvyys akselissa leff 1, 3d kiilojen lukumäärä i 2 1 kun i 1, 0, 75 kun i 2 K A on käyttökerroin Yksittäisillä kuormituspiikeillä voidaan sallia 1,3- tai 1,5-kertaisia arvoja
Kiekkokiila t 2 b t 1 h l d M V p n Ar m p n l( h t 1 ) d 2 h t 1 t 2
Tangenttikiilaliitos vaihtokuormitukselle b=30 t=10
Profiiliakselit Tasopintaiset hampaat Evolventtihammas Sahaprofiili
Sokat Uratappeja c) Sokkia
Kiristysliitokset aksiaalinen kiristys
Kartiorenkaat l 16 42 D d
Bonfix- kiinnitysholkit
Kartiorengasliitoksen kiristyminen 1. vaihe 2. vaihe 3. vaihe F 0 F0 F A F A d p F A = 0 F A = F 0 F A = F A + F 0 F 0 on välyksen poistovoima
Kartiorenkaiden mittoja l 16 42 D d x D l d L F 0 F A M V F ax mm mm mm N N Nm N 6 x 9 4,5 3,7 katkaistu 3 240 2,16 720 20 x 25 6,3 5,3 12 050 18 000 40 4 000 100x114 21 18,7 60 700 317 000 3 520 70 000 200x224 38 34,8 134000 1180000 26 200 262 000 500x540 65 59 229000 5000000 278 000 1110000
Taper-Lock -kartioholkki
Taper-Lock -kartioholkki Akseli Kiila Taper-Lock Napa Pidätinruuvit (kuvassa vain paikat)
Puristus- ja kutistusliitos ennen asennusta d a > D i asennuksen jälkeen Kutistusliitoksen asennus navan lämmittäminen akselin jäähdyttäminen paineöljyn käyttö navan ja akselin erot- tamiseksi
Ahdistussovitteita Nimellismitat H7 s6 t6 u6 v6 > Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat 18 24 24 30 30 40 40 50 50 65 65 80 80 100 100 120 120 140 140 160 +0,021 +0,048 0 +0,035 +0,054 +0,041 +0,064 +0,025 +0,059 +0,048 0 +0,043 +0,070 +0,054 +0,072 +0,085 +0,030 +0,053 +0,066 0 +0,078 +0,094 +0,059 +0,075 +0,093 +0,113 +0,035 +0,071 +0,091 0 +0,101 +0,126 +0,079 +0,104 +0,117 +0,147 +0,092 +0,122 +0,040 +0,125 +0,159 0 +0,100 +0,134 +0,054 +0,041 +0,061 +0,048 +0,076 +0,060 +0,086 +0,070 +0,106 +0,087 +0,121 +0,102 +0,146 +0,124 +0,166 +0,144 +0,195 +0,170 +0,215 +0,190 +0,060 +0,047 +0,068 +0,055 +0,084 +0,068 +0,097 +0,081 +0,121 +0,102 +0,139 +0,120 +0,168 +0,146 +0,194 +0,172 +0,227 +0,202 +0,253 +0,228
Aksiaalivoima F F asall F N F S r pa pdl on tartuntakerroin l on liitospituus d on halkaisija p on liitospaine S r on luistovarmuus - lepokuormitus S r 1,5 - tykyttävä kuormitus S r 1,8 - vaihtokuormitus S r 2,2
Vääntömomentti M M v d pa 2 M S vsall r v pdl d 2 pd 2 l 1 2 on tartuntakerroin l on liitospituus d on halkaisija p on liitospaine S r on luistovarmuus
Todellinen ylimitta todellinen ylimitta eli ahdistus P w on pinnan karheudeltaan tasoittuneiden halkaisijoiden erotus P D d i a P D d 204, ( R R ) w i a za zi
Tehollista ahdistusta vastaava pintapaine (elastisella alueella) p P E w A DK F missä D F on nimellishalkaisija 2 2 EA 1 QI 1 A Q K 2 I + E 2 A I 1 Q (apusuure) I 1 QA E A navan kimmokerroin E I akselin kimmokerroin A navan Poissonin vakio I akselin Poissonin vakio Q I d i /D F (akselin halkaisijasuhde) Q A D F /D a (navan halkaisijasuhde) d i akselin sisähalkaisija D a navan ulkohalkaisija
Puristusliitoksen tartuntakerroin (luisto) Tartuntakerroin rl Materiaali Kuiva Voideltu St 60-2, GS-60 0,08 0,07 RSt37-2 (S235) 0,09 0,06 GG-25 (GRS 250) 0,11 0,05 GGG-60 (GRP 600) 0,09 0,05 Tartuntakertoimia kutistusliitokselle (luisto) Materiaalipari, voitelu, liittämismenetelmä Tartuntakerroin Teräs/teräsparit Normaali paineöljyliitos liitettynä mineraaliöljyllä 0,12 Paineöljyliitos, rasva poistettu liitospinnoilta, liitetty glyseriinin 0,18 avulla Normaali kutistusliitos, napa kuumennettu enintään 300 C asti 0,14 sähköuunissa Kutistusliitos, rasva poistettu liitospinnoilta, kuumennettu enint. 0,20 300 C asti sähköuunissa
Hankauskuormitus liitoksessa suuri pintapaine edestakainen liike vaihtokuormituksen takia pinnan karheuden huippujen yhteenhitsautuminen (adhesiivinen liitos) kitkakerroin kasvaa pinnoista irtoaa partikkeleita repeämät (säröt) jatkuvat pinnan sisään => väsymismurtuma
Hankauksen vaikutus väsymislujuuteen
Kitkaväsymisen välttäminen liitos liimataan (esim. epoksi tai Loctite) korotetaan pintapainetta, jos sillä voidaan vähentää liukumaa (napaliitokset) vähennetään kitkavoimaa (teflonkalvo, tehokas voitelu) vähennetään pintapainetta suurentamatta liukumaa puristusjännitys akselin pinnassa auttaa pintakarkaisu hiiletyskarkaisu kylpynitraus
Kutistusliitoksen kuluminen Kulumisen seurauksena kantava pituus vähenee Vääntöhankausta esiintyy myös vierintälaakerien kohdalla
Suunnitteluohjeita (vaihtokuorma) tartuntakerroin liitospinnoilla mahdollisimman suureksi pintapaine mahdollisimman suureksi erityisesti kohdalla, jossa vääntömomentin siirtyminen akselilta navalla alkaa pintapainetta pienentävät toimenpiteet ovat vahingollisia jos akseli ja napa ovat eri materiaalia, akselin kimmokertoimen tulee olla suurempi
Muotoilu a) b) jos olake (a) ei ole mahdollinen, voidaan valita rakenne (b) suhteellinen liitospituus B/D F 1,5 olake D F /d 1,1 pyöristyssäde R 2(D F - d) kuvan b tapauksessa a 0
Taivutushankaus akselin taipuminen aiheuttaa liukumaa pituussuuntaisen liikkumisen estämiseksi B/D F 0,5 umpiakseli edullisempi kuin putkiakseli ei uria akseliin tai napaan (esim. kiilat)
Muoto Suht. liukuminen s/d F x105 Suht. liukupituus l g /D F 1 5,05 0,079 2 3 = 26,6 D K /D F = 1,5 = 43,5 D K /D F = 1,05 7,63 0,118 20,5 0,263 4 E A /E I = 1,68 10,8 0,147 5 E A /E I = 0,595 5,0 0,79
Muoto Suht. liukuminen s/d F x105 Suht. liukupituus l g /D F 6 d /D F = 0,873 R/(D F -d) = 1 0,0 0,0 7 d /D F = 0,873 R/(D F -d) = 2 0,42 0,046 8 d /D F = 0,941 R/(D F -d) = 2 2,1 0,066 9 a /D F = 0,052 0,0 0,0
Napaliitoskokeet Napaliitoskokeita suoritettiin kuvan 1 mukaisella testikappaleella. Materiaalina käytettiin terästä S355 (Fe 52). Pinnankarheus: R aa 2 m R ai 1 m Ahdistus P 0,03 mm Kuva 1. Napaliitos.
Kutistusliitoskoe
Puristusliitoskoe (pinnat öljytty ennen asennusta)
Kutistusliitos Koe 3 Laippa Akseli Ylimitta (mm) M v (Nm) irtoaminen irtoaminen M v (Nm) luisto luisto D (mm) 2) 50,0343 50,0627 0,02840 713 0,40 1) 529 0,29 1) R a (m) 1,9 0,62 1) Mitatusta vääntömomentista laskettu tartuntakerroin. 2) Kahden mittauksen keskiarvo. Puristusliitos/Öljytyt pinnat Laippa Akseli Ylimitta (mm) M v (Nm) irtoaminen irtoaminen M v (Nm) luisto luisto D nim (mm) 52 52 0,0348 433 0,15 1) 280 0,096 1) R a (m) 0,95 0,85 1) Mitatusta vääntömomentista laskettu tartuntakerroin.
Liimaliitoskoe Laippa Akseli Välys (mm) M v (Nm) irtoaminen D (mm) 52,0047 51,9440 0,0607 928 Ra (m) 1,25 1 (huonoin 650 Nm) Ensimmäisen liikahduksen jälkeen suoritettiin kuormitus uudelleen, jolloin vääntömomentti nousi arvoon 710 Nm. Toisessa uusintakuormituksessa saatiin arvoksi 821 Nm.