🛑 Spojky a brzdy

V autě

O čem to je

Když v autě sešlápneš levý pedál, motor běží dál, ale kola se od něj odpojí. Můžeš přeřadit. To dělá spojka. Prostřední pedál auto zastaví – to je brzda.

Spojky a brzdy jsou ve skoro každém pohonu: v obráběcím stroji, jeřábu, výtahu, kole i v pračce.

Nové pojmy

HřídelOtáčející se tyč, která přenáší otáčení z motoru dál.Hřídel motoru, hřídel převodovky.
Krouticí momentOtáčivý účinek síly: síla krát rameno, v N·m.Motor předá na hřídel moment 200 N·m.
SpojkaSoučást, která spojuje dva hřídele za sebou a přenáší mezi nimi krouticí moment. Některé spojky jde za chodu rozpojit.Spojka mezi motorem a převodovkou auta.
Třecí spojkaDva kotouče se k sobě přitlačí pružinou a třením přenášejí moment. Když je oddálíš, spojka rozpojí.Spojka v autě, lamelová spojka motocyklu.
BrzdaZařízení, které zpomaluje nebo zastavuje pohyb. Mění pohybovou energii na teplo třením.Kotoučová brzda kola auta.

Jaké spojky známe

Roztřiď spojky. Nevypínatelná spojuje pořád. Vypínatelnou rozpojí člověk nebo řídicí systém. Samočinná se spojí nebo rozpojí sama, třeba podle otáček nebo směru otáčení.

Pružná spojkaMezi dvěma přírubami je pryžový člen. Vyrovná malé nepřesnosti v souososti hřídelů a tlumí rázy.Spojka mezi elektromotorem a čerpadlem.
VolnoběžkaSpojka, která přenáší moment jen jedním směrem. Druhým směrem se volně protáčí.Když na kole přestaneš šlapat, kolo se točí dál a pedály stojí.

Brzdy

  • kotoučová – destičky svírají kotouč, dobře chladí (auta, motocykly)
  • bubnová (čelisťová) – čelisti se roztahují do bubnu (zadní kola starších aut, přívěsy)
  • pásová – pás se stáhne kolem bubnu (navijáky)
  • špalíková – špalek tlačí na obvod kola (vlaky, jeřáby)
Pojistný (bezpečnostní) princip brzdyBrzda jeřábu nebo výtahu je zabrzděná pružinou. Odbrzdí ji až elektromagnet, když teče proud. Při výpadku proudu se tedy sama zabrzdí.Břemeno jeřábu při výpadku proudu nespadne.
Proč motorová pila nemá pedál spojky?
Má odstředivou spojku. Při volnoběhu se čelisti nedotknou bubnu a řetěz stojí. Při vyšších otáčkách je odstředivá síla vytlačí ven, přitlačí se k bubnu a řetěz se roztočí.
Proč se brzdy dlouhým brzděním z kopce přehřejí?
Brzda mění pohybovou (a polohovou) energii auta na teplo. Při dlouhém brzdění z kopce teplo nestihne odejít, brzdy ztrácejí účinek. Proto se brzdí i motorem nižším převodovým stupněm.
✗Brzda výtahu je zabrzděná elektromagnetem, když teče proud.
✓Brzdu zabrzďuje pružina, elektromagnet ji odbrzďuje.

Při výpadku proudu musí břemeno zůstat zabrzděné – tomu se říká bezpečný stav.

Spojka spojuje dva hřídele a přenáší krouticí moment; může být nevypínatelná, vypínatelná nebo samočinná. Brzda mění pohyb na teplo. Brzdy zdvihacích zařízení brzdí pružinou a odbrzďují se proudem.

Výpočtem

O čem to je

Konstruktér vybírá spojku a brzdu pro pohon. Musí ověřit, že spojka nepřeklouzne a brzda stroj zastaví. Oba výpočty stojí na stejném principu: tření.

Nové pojmy

Spojka a brzdaSpojka spojuje dva hřídele (otáčející se tyče) a přenáší mezi nimi krouticí moment. Brzda pohyb zpomaluje a mění jeho energii na teplo.Spojka a brzdy v autě.
Krouticí moment MSíla krát rameno: M = F · r, jednotka N·m.Síla 1 000 N na rameni 0,1 m = 100 N·m.
Třecí sílaSíla, která brání klouzání dvou ploch po sobě: Ft = f · F_N. F_N je přítlačná síla, f součinitel tření (pro dvojici materiálů z tabulky).Přítlak 1 000 N, f = 0,3: třecí síla 300 N.
Třecí plochaPlocha, na které se dva díly o sebe třou. Spojkový kotouč sevřený ze dvou stran má 2 třecí plochy.Lamelová spojka s 3 lamelami má víc ploch.

Třecí spojka

Třecí síla na jedné ploše: Ft = f · F.
Moment jedné plochy: třecí síla krát střední poloměr r_s.
Krát počet třecích ploch i: M = f · F · r_s · i.
Spojka nepřeklouzne, když je M větší než moment motoru (s rezervou).
Spojka: přítlak F = 3 000 N, f = 0,3, střední poloměr 0,1 m, 2 třecí plochy. Jaký moment přenese?
M = 0,3 · 3 000 · 0,1 · 2 = 180 N·m.

Kotoučová brzda

Každá ze dvou destiček tlačí na kotouč silou F.
Třecí síla jedné destičky f · F.
Brzdný moment obou destiček: Mb = 2 · f · F · r (r = poloměr, kde destička tře).
Destičky tlačí každá silou 5 kN, f = 0,4, r = 0,12 m. Jaký je brzdný moment?
Mb = 2 · 0,4 · 5 000 · 0,12 = 480 N·m.

Přehled spojek

SkupinaPříkladyÚkol
pevnétrubková, přírubováspojit souosé hřídele natvrdo
vyrovnávací a pružnépryžová, zubová, kloubovávyrovnat nesouosost, tlumit rázy
vypínatelnétřecí kotoučová, lamelová, zubová výsuvnározpojit za chodu nebo v klidu
samočinnéodstředivá, volnoběžná, pojistnáspojit/rozpojit podle otáček, směru, přetížení
hydrodynamickáolejová spojka, měničplynulý rozjezd přes kapalinu
  • moment třecí spojky – M = f · F · r_s · i
  • brzdný moment kotoučové brzdy – Mb = 2 · f · F · r
  • kloubová spojka – spojí hřídele pod úhlem
  • pojistná spojka – prokluzuje při přetížení
  • volnoběžka – přenáší jen jedním směrem
✗Spojka v autě s jedním kotoučem má jednu třecí plochu.
✓Kotouč je sevřený mezi setrvačníkem a přítlačným kotoučem – má dvě třecí plochy.

Tře se z obou stran, takže i = 2.

Třecí spojka přenese M = f · F · r_s · i, kotoučová brzda brzdí momentem Mb = 2 · f · F · r. Spojky dělíme na pevné, vyrovnávací, vypínatelné, samočinné a hydrodynamické.
🛞Ložiska kluzná a valivá⚙️Převody ozubenými koly