Czop korby
¡i. Korby Aby wedle możności zmniejszyć moment prze
ginający wał korbowy, a skręcający samą korbę, t.j. moment nacisku czo
pa korby, ramię a (rys.
400) powinno być jak najmniejsze.
Spotyka się też:
l co J)2) jeżeli korba o- sadza się na wał na gorąco lub ciśnieniem hydrauliczńem, l S i 1,25 D 2, jeżeli osa
dza się ją w sposób zwykły.
D 2 bywa o kilka ninKi-D,, Średnica zewnętrzna piasty korby przy czopie wała = 1,8 D 2 -4-2 cm.
558 Dział piąty. — Części maszyn.
Rys. 402.
Naprężenie w czopie wała korbowego, o średnicy D, oblicza się, składając ze sobą moment gnący M = Pa, (skutkiem najwięk
szego nacisku P na tlok) z momentem skrę
cającym Md — Tr, (spowodowanym przez największą silę styczną T) według zasady
na str. 411.
Średnica zewnętrzna piasty korby przy czopie korby : d, = 2 d dla korb kutych, a dx — 2,5 d dla korb z żelaza lanego.
Zbieżność stożka w rys. 399 ’/ż» do '/l5.
Ramię korby:
Siła jP, z jaką na czop korby działa korbowód, daje składowe D i T (rys. 400 i 401), które w przekroju, oddalonym o z od środ
ka czopa korbowego, powodują następujące wytężenia:
a) siła normalna D: siłę normalną D, oraz moment gnący = b) siła tnąca '/': siłę tnącą T, moment gnący iii, = Ts, oraz
moment skręcający M i — To.
Siłę normalną D i tnącą T można zaniedbać, momenty zaś ił/,, M 2 i Md trzeba złożyć według wzorów podanych pod 3), na str. 412, i obliczyć naprężenia największe w przekroju.
Ponajczęściej, w warunkach zwykłych, miarodajnem jest obciąże
nie korby w p u n k c ie m a rtw y m , zwłaszcza że nagła zmiana kie
runku działania sity w tem położeniu korby skłania do wyboru nie
znacznego naprężenia bezpiecznego. W tem położeniu korby mamy:
-M, = 0 ; Md = 0; M i = Po (p. rys. 400); siłę cisnącą lub ciągną
cą = P. Oznaczając przeto przez h szerokość korby w kierunku płaszczyzny obrotu czopa, przez h jej grubość w kierunku doń pro
stopadłym, otrzymamy :
Mb P _ , . „
^ h + U < k b ’ L j - 1
z którego to wzoru, założywszy h, znajdujemy h.
Rys. 401. Rys. 403.
W obliczeniach dorywczych można zaniedbać moment Md, pod
stawiając wzamian we wzorze M = P a zamiast ramienia o długość
kresy ukośnej między środkiem czopa korby, a środkiem czopa wa
la korbowego.
Naprężenia w czopach i korbach można też oznaczać sposobem wykreślnym *).
Przykłady kształtu korb osadzanych na końcu wała:
rys. 401, korba kuta, niewyrównoważona;
rys. 402, korba kuta, z przeciwwagą;
rys. 403, korba lana, wyrównoważona.
b. W a ł w ykorbiony; (rys. 4C4).
Na czop korby działa moment gnący l\al = P2a2, przyczem:
p 1 = p „ , . Pt = P - a' .
’ —H-0*2 “ł“
A gdy a , = a s, to Pt = P2z = ~ .P Średnicę czopa d określa wzór:
l\ a, = P2 a2 = kb H d3 co 0,1 kb d'1;
baczyć wszakże trzeba, aby ciśnienie na jednostkę powierzchni było k 60 kg/cm2 (p. str. 489 i 490).
Ramię o grubości b podlega momentom gnącym i i , = Tz (p. rys.
401) i D — 1\ [ fl2 ■+- — -+- , oraz momentowi
skrę-„ J l ~ V\ ( l h \
,
cającemu: 1 2 ( «2 H— g— i— )- Momenty te skła
da się, podobnie jak powyżej pod a., por. str. 412, p. 3), przyczem znów działanie bezpośrednie sił normalnych D i tnących T można zaniedbać.
Jeżeli ramiona mają prze- Rys. 404.
krój prostokątny, o szerokości h [\v kierunku obrotu), to wymiarh brać należy znacznie większy niż średnica wała, aby moment, który skręca wał, powodował jednako
we naprężenia tnące na całym obwodzie złącza ramion zwałem.
Rys. 404 przedstawia wał, którego kawałek między siłami
i P podlega tylko sile gną
cej jP2; natomiast w drugiej czę
ści występuje nietylko gięcie
spowodowane przez siłę Pt , lecz i skręcenie wywołane przez skła
dową siły P, t. j. przez siłę T. Z momentów tych oznacza się śre
dnice wała i jego czopów J\, oraz D 2, które nadto trzeba zabez
pieczyć od zagrzewania się, obierając, stosownie do prędkości, k — 12 do 15 kg/cm2 (por. str. 49l). Ponajczęściej o b a czopy
wykonywu-*) Keuleaux, Der Konstrukteur, 4 wydanie str. 415 i nast., 1882/89. Brunświk.
F. Vieweg & Solin.
VI. Napęd korbowy 559
560 Dział piąty. — Części maszyn.
ją się jednakowej średnicy, a mianowicie podług w i ę k s z e j z war- tości obliczonej dla Z>, i D„.
Gdy chodzi o ścisłość wyliczenia takich walów, zwłaszcza gdy ramiona nie s ą p r o s t o p a d ł e do osi, lub gdy mą się do Czynienia z k i l k o m a w y k o r b i c n i a m i (osie napędowe parowozów), dogodniej będzie, stosować wykreślną metodę obliczenia. *)
c. Korby ręczne.
Promień korby na dwóch robotników miewa zwykle do 40 cm, a na jednego do 35 cm. Wymiary większe, podane w rys. 405, dotyczą pierwszego przypadku, mniejsze zaś (zawarte w nawiasach) drugiego. Żelazny rdzeń dzierżaka miewa 20 (17) mm średnicy, sam zaś dzierżak drewniany, albo z rury' gazowej przyrządzony, a luźno na rdzeniu osadzonym 40 dó 50 mm. Wałek napędzany korbą mie
wa 40 (30) mm średnicy i zakańcza się kwadratowo na długości 60 (45 mm).
Wielkość parcia wywieranego przez robotnika na korbę bywa 10 do 15 kg, przy krótkotrwałem wytężeniu zaś do 20 kg- Prędkość obwodowa dzierżaka zakłada się 0,5 do 1,0 m/sek. O k o r b a c h z a
b e z p i e c z o n y c h p. str. 541.
Rys. 405 Rys. 407.
d. K rzyżulec n a korbie. (Rys. 406).
Droga tłoka w m : x = ?■(!. — cos a).
Nacisk w prowadnikach w kg: N — (bardzo znaczny).
*) Reulcaux, Der Konstrukteur, 4 wydanie, str. 423 i nast., 1882/89, Brunswik.
F. Vieweg- & Solin.
VI. Napęd korbowy. 561
Strata pracy na jeden obrót w kgm:
.Ir = 2 .Pi?--— 71 -i- £.J>n r ; a
stratność bywa bardzo wielka, bo 0,2 do 0,3 pracy całkowitej A.
Krzyżulec na korbie- stosuje się do małych maszyn i' silników (zwłaszcza do pomp parowych, o wspólnem tloczysku i o bezpośre- dniem działaniu), zastosowanie jego zmniejsza bowiem długość całego ustroju. W rys. 407 przedstawiono nastawiany prowadnik dla takie
go krzyżu lca.
c. Dlimośrody.
Rozmiary mimośrodu zależą od średnicy wała, na którym siedzi mimośród, od jego mimośrodkowości i od pracy, jaką ma przenosić.
Jeżeli oznaczymy przeż:
P w kg nacisk w środkowej plaszczyznie mimośrodu, o w cm ramię mimośrodu, t. j. jego mimośrodkowość, D 0 w cm średnicę teoretyczną wała, odpowiadającą danemu mo
mentowi skręcenia: ilId — P r — 0,2 kd D03 (p. str. 397), D w cm istotną średnicę wała,
s w cm najmniejszą grubość piasty mimośrodu,
x w cm wysokość odsadj- na obwodzie, którą mimośród wgłębia się w przynależną obręcz, (x — grubości odsady czopa- o średni
cy D 0, p. str. 489), b w cm szerokość mimośrodu.
di w cm największą średnicę zewnętrzną mimośrodu (p. rys. 408), to będzie:
d — D 2 s -4- 2 x Vt- 2 q.
Rys. 40i. Rys. 409,
Grubość piasty w mimośrodach l a n o ż e l a z n y c h bywa:
s = 0,2 (/>0 -4- V 2 D) -4- 0,5 cm do 0,25 (Z>0 -+- */3 D) -+-0,5 cm.
Podręcznik techniczny. T. 1. 3 6
562 Dział piąty. —- Części maszyn.
Mimośrody z ż e l a z a z l e w n e g o lub ze s t a l i bywają o 20 do 30% cieńsze.
Ponieważ szerokość b mimośrodu jest równoznaczna z długością czopa, jaki zastępujemy mimośrodem, przeto powinna ona czynić za- dosyć warunkom, mającym zapobiegać grzaniu się czopa (p. wzór IV, str. 491), określa się więc wzorem:
w
Spółczynnikowi w można nadawać wartości:
¡o = 1 0 0 0 0 dla żelaza zlewnego lub stali (obręcz mimośrodu) po żelazie łanem (tarcza mimośrodu);
w — 20000 dla metalu białego (wyłożenie obręczy) po żelazie łanem;
dla mimośrodów w parowozach, gdzie przewiew powietrza sil
nie ochładza mimośrody, w może być większe.
Praca nacisku mimośrodu (w kgem) na ' l obrót jest: .-i = P 4 o , strata pracy przez tarcie w mimośrodzie na 1 obrót jest: A ?== P,u, n d,
wała , , , A ,— P d / f t A sprawność zatem n = —--- --- — = ---— ---p- ;
y ' A -h Ai -ł- At , n d , n D ’
4 g 4 g
np. o — 60 ram, D = 200 mm, i = 400 mm, /(, = 0,06, wykazuje: i; = 0,68.
Przykłady ustroju mimośrodów przedstawiają rys. 408 i 409.
Piasty powinny być długie, aby tarcz mimośrodu przy osadza
niu nie odchyliła się od płaszczyzny prostopadłej do osi wała; dla
tego też piasta wystaje często poza tarcz (p. rys. 408). Zaklinia- nie na wale podł. str. 465 i 466.
Tarcze mimośrodów mogą też być dzielone, a to w celu osadze
nia ich w miejscach ścienionych wała, albo też na wałach korbowych, dopiero po uprzedniem osadzeniu korb na walc.
T). Korbowody.
a. D rągi korbowodów.
Oznaczać będziemy poniżej przez:
P w kg największą siłę działającą w osi korbowodu,
L w cm długość korbowodu od środka do środka jego czopów, ./ w cm4 najmniejszy, równikowy moment bezwładności przekroju
drąga w środku jego długości,
Ii w kg/cm! spółczynnik sprężystości materyalu (p. str. 331 i nast),
© stopień bezpieczeństwa przeciw wyboczeniu (p. str. 346), r w cm ramię (promień) korby,
n ilość obrotów korby na minutę.
1. Drągi korbowodów do małych i średnich prędkości.
1. Drąg o przekroju kołowym (w środku średnica dm).
P = 40000 ^ , (por. rys. 201, str. 346),
<£> Ja
przy założeniu: @ = 25, oraz £ = = 2 0 0 0 0 0 0 kg/cm2.
Średnica drąga zmniejsza się zazwyczaj ku czopowi korby do 0,8 dm, ku czopowi krzyżulca do 0,7 d,n, jednakże wielka średnica czopa korby (np. na wałach wykorbionych) zniewala do powiększe
nia średnicy drąga w tę stronę (z rozbieżnością 1: 1,3), krótkość zaś czopa do ścięcia boków drąga (rys. 410).
VI. Napęd korbowy. 563
Rys. 410.
Dla korbowodów maszyn bardzo wolno chodzących zakłada się
@ do 33; w razach zaś, gdy zmiana kierunku siły P łączy się z uderzeniem (np. w pompach) @ = 40 do 60 i wyżej.
2. Drąg o przekroju prostokątnym (szerokość b cm, a wysokość w ś r o d k u 7ł = l,75& do 21) w cm).
p__ .
@ 1 2 I J
Zakładając: @ = 15, h = 1 , 8 b, li — 2000000 kg/cm2 otrzymamy:
J ' = 200000-^- dla żelaza kutego, Li'
a @ = 15, h = 1,5 b, E — 120000 kg/cm2 (p. str. 348) prowadzi do: P = 10000-^- dla sośniny.lrl
/j
Wysokości przy łbach: 1 ,2h, względnie 0,8 li, szerokość b by
wa natomiast jednakowa.
2. Drągi korbowodów do znacznych prędkości.
Przedstawicielami tego rodzaju są, np. korbowody parowozów (p. Tom II, dział XI, rozdz. II. B. c. 4.). Zakładając przekrój pro
564 Dział piąty. — Części maszyn.
stokątny, szerokości b i wysokości h — 2i>; g = 20/3 do I0/3, E = 2000000 kg/cm2, otrzymamy:
P = 500000 ~ do 1000000 — Łj"
Założenie małego © ma na celu otrzymanie jak najlżejszych kor- bowodów, w celu zmniejszenia szkodliwych kołysań parowozu, (p. Tom 11, dział XI. rozaz. II. B. C. 6.); a jest to tembardziej uza
sadnione, że, przy szybkich przemianach ciśnienia na ciągnienie i na- odwrót, nie starczy czasu na zupełne wytworzenie się przynależnych odkształceń. W celu jeszcze dalszego zmniejszenia ich wagi, korbo- wodom u parowozu nadają przekrój I.
Drągi sprzęgające osie parowozów obliczają się na podstawie : 20/,
/ 3 i którato większa wartość daje dostateczne bezpieczeństwo przeciw oddzielnemu ślizganiu się jednej z osi.
W każdym razie, przy obliczaniu korbowodów parowozowych i drągów sprzęgających osie, należy zachować warunek:
~ P . 1 /' ii V L->- bh ~ 30 -,1000 h
P 1 f n y L-r bh 30 KlOOO) h dla żelaza kutego:
dla stali zlewnej: ~ ; 500 kg/cm-.
I). Łby korbowodów.
Łeb na czop korbowy bywa albo c a ł k o w i t } ’ (rys. 411, 412, 413, 418, 419), w którym panewka nastawia się śrubą (rys. 411 i 419) lub klinem (rys. 412, 413 i 418), albo też d z i e l o n y , z pokrywą, na
Bys. -111. Rys. 412.
kształt łożyska (rys. 417 i 420), lub też z pałąkiem (rys. 421). Ustrój łba na czop krzyżulca pozostaje w zależności od ustroju samego krzyżulca; łby bywają bądżto z w y k ł e , całkowite (rys. 416) lub dzie
lone, w postaci łożysk, bądź też . widl aste, również całkowite (rys.
418, 421) lub dzielone (rys. 420). W widlastych łbach całkowitych czop krzyżulca osadza się zazwyczaj niepokrętnie. Nastawki pane
wek w obu łbach należy tak rozłożyć, aby przesunięcia panewek nie zmieniały długości L korbowodu. Warunek ten przeoczają
czę-Rys. 419.
VI. Napęd korbowy. 565
sto poważne nawet fabryki, (por. korbowód silnika parowcowego rys. 420 i łby przynależne, silnika S u lk o w sk ie g o rys. 41 i i 425).
Ryg. 413. Eys. 414. Bys. 415.
566 Dział piaty. — Części maszyn.
420.
Rys. 421.
Przykład obliczenia korbowodu, rys. 421.
Dano: P = 7600 kg; « = 40;// = 250 cm.
1. Średnica drąga (z żelaza spawalnego). Wzór:
prowadzi do
= 10,5 cin.
2. Łeb przy korbie.
C zo p k o rb o w y ze stali zle
wnej; wodł. str. 489 i nast. będzie:
ty, = 500 kg/ciu2, k = 60 kg/cm3;
więc: d = 10 cm, l = 13 cm.
Grubość przeto łba b = 11,0 cm.
G r u b o ś ć k l i n a : s3= o o ł/ł &
co 3 cm ; ze wzoru: = 0,5 P, i dla wartości ciśnienia między kli
nem i pałąkiem k = 450 kg/cm3, wy
nika:
s4 = 3 cm.
Pa łąk z żelaza spawalnego li
się na gięcie, a więc:
? - ,
2 b 6 "
dla A*^= 600 kg/cm2, oraz x = 4,4 cm, otrzymamy zatem:
ss = 3,8 cm.
Ś r e d n ia wy s o k o ś ć k l i n ów (wszystkich trzech) określa się ze wzoru:
1 __ t A'3*e2 J t X- kb 0 ' więc dla stali zlewnej, o = 1000 kg/cm3, będzie:
sĄ = 3,4 cm.
Zbieżność każdego boku klina za
bezpieczonego śrubą bywa 1: 20, tak że dociągnięcie panewki o 0,8 cm, wy
magałoby przesunięcia klina o 8 cm.
VI. Napęd korbowy. 567
C zo p k r z y ż u lc a , ze siali zlewnej, jeżeli k — 80 kg/cm3, a = 1,5 cfx, otrzyma wymiary:
dt co 8 cm ; = 12 cm.
Łeb ten szkicuje się na oko, na podstawie znanego dm i dti a następnie spraw
dza się właściwość nadanych wymiarów.
Na każdą połówkę przekroju A B działa s i ł a c is n ą c a lu b c ią g n ą c a ‘/a A oraz m o m e n t g n ą c y '/„ ¿ ‘ {' .¡a — z), jeżeli przez s oznaczymy odległość środka przekroju od brzegu prześwitu wideł.
Przypuśćmy, że naszkicowano al = 4 cm, a = 4,6 cm; aa = 10 cm. Z założenia, że łeb będzie toczony na zewnątrz, współosiowo z drągiem, t. zn., że obwód zewnętrzny przekroju będzie kolein, otrzymamy: a3 = 2,7 cm; a więc średnia grubość przekroju będzie = 3,3 cm. Wówczas:
a 4,6 3,3 ■
- = 0,65 cm, czyli:
3. Łeb pr^y krzyżulcu.
2 2 2
i • 7600 • 0,G5 = -i- • 10 3,32 o „ 140 kg/cm2.
a więc g ię c ie :
Siła cisnącą lub ciągnącą da nam zaś naprężenie:
3900 , , x . , ,
° ' = r 0T3:3 = n8 * # ’•
Całkowite zatem naprężenie będzie: 118 -j- 140 = 258 kg/cm2, wobec naprężenia bezpiecznego dla żelaza spawalnego kj) — kz = 300 kir/cm2 (por. III str. 337).
Możemy tedy wymiary naszkicowane nieco zmniejszyć, np. do:
a t = 3,6 cm, a = 4,2 cm, a.. = 1U, a otrzymamy wówczas:
o, -4- Oj = 135 -}“ 180 = 315 kg/cm*, którą to wartość uważać można jeszcze za bezpieczną.
W przekroju C l) działa s i ł a t n ą c a Ps, którą można zaniedbać, oraz c is n ą c a lub c ią g n ą c a P n , wreszcie m o m e n t g n ą c y ł/2Py> W danym razie będzie:
1>V = 2250 kg, y = 3,6 cm: ł/2 V 'J — 3900 • 3>6’
a więc: o, 4 - o2 = 331 kg.cm3, co również można uznać za jeszcze bezpieczne.
W oku wideł, okalającem czop, występuje g ię c ie ; grubość więc tego oka ak okre
śla się równaniem: y a, -f «, , a a\
~2 8 ~ b B ’ zakładając *¿= .6 00 kg/cm3 (por. II, str. S37). otrzymamy:
a. = 3,7 cm.