Woodruffovo pero

Woodruffovo pero (neboli úsečové pero) je strojní součástka která se používá, podobně jako pero, k realizaci spojení hřídele s nábojem. Spojení je tvarové a slouží k přenosu kroutícího momentu mezi nábojem a hřídelem (např. mezi hřídelem a ozubeným kolem).
Tento typ pera byl vyvinut W.N Woodruffem z Connecticutu, který byl v roce 1888 Franklinovým institutem oceněn medailí Johna Scotta za vynalézavost.^[1]

Montáž

Woodruffovo pero je kovová, nejčastěji ocelová, strojní součástka, která má tvar kruhové úseče. Vkládá se do hřídele, ve kterém je pro tento účel vyfrézována drážka o tvaru kruhové úseče, rozměrově odpovídající příslušnému Woodruffovu peru. K frézování se používají speciální stopkové frézy. Příslušný náboj je opatřen průchozí drážkou odpovídajícího tvaru a je v axiálním směru nasunut na hřídel s perem. Pero lícuje svými boky s boky drážky v náboji i v hřídeli volně. Pero tedy přenáší svým tvarem kroutící moment z hřídele na náboj (v případě, že hřídel je hnacím elementem a náboj hnaným) nebo naopak z náboje na hřídel (náboj je hnací element a hřídel hnaný). V axiálním směru musí být náboj na hřídeli zajištěn, a to obvykle maticí s pojistnou podložkou nebo závlačkou.

Použití

Woodruffovo pero se používá zejména na letmých kuželových čepech přenášejících nižší kroutící momenty při vyšších otáčkách. Na kuželových čepech nejsou pera tak namáhána, protože kroutící moment je přenášen třením v kuželové ploše. Pero není vhodné pro střídavé nebo rázové namáhání, protože je uloženo volně. Z téhož důvodu je vhodné, aby čep byl pevnější (tvrdší) než pero.

Dimenzování

Velikost pera se určuje následovně:

• rozměry (průřez) pera se určí z normy dle průměru hřídele.

Normy

ČSN 30 1385
DIN 6888

Výhody / nevýhody a alternativy

• Výhody spojení Woodruffovým perem:
  • nízké náklady
  • jednoduchá montáž / demontáž – snadná výměna
  • možnost použití pro spojení kónické hřídele s nábojem s kónickým otvorem

• Nevýhody spojení Woodruffovým perem:
  • vliv vrubu na hřídeli
  • hřídel je vlivem relativně hluboké drážky pro pero zeslabena
  • nutné dodatečné axiální zajištění náboje
  • nevhodné pro změny směru zatížení
  • nevhodné pro přenos rázů
  • relativně nízký přenášený kroutící moment
  • dynamická nevyváženost sestavy (dá se korigovat použitím více per symetricky umístěných po obvodu hřídele

• Alternativy:
  • Pero
  • nalisování náboje na hřídel s přesahem
  • drážkování
    • evolventní
    • rovnoboké
    • jemné
  • použití klínu
  • hřídele s tvarovým (nekruhovým) průřezem čepu (pravoúhlé, trojúhelníkové, polygonální,…)
  • různé druhy svěrných spojení
  • příčný kolík

• 
  Hřídel s vyjmutým Woodruffovým perem.
• 
  Hřídel se zasazeným Woodruffovým perem.
• 
  Frézování drážky pro Woodruffovo pero

Související články

Spojení hřídele s nábojem
Pero (strojní součástka)

Reference