1. Metody obliczeniowe
2. Materiały konstrukcyjne
3. Połączenia
2. MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE:Własności: a) mech:wytrz na ściskanie, ścinanie rozc, zgin, granica plast, wydłużenie twardość b) fizyczne: ciężar właściwy przewodność ele cieplna właściwości magnetyczne
c) chemiczne odporność na korozję i żaroodporność d) technologiczne:obrabialność tłoczność spawalność hartowność lejność STOPY ZELAZA :a) żeliwa-szare(ZL150-200) na słabo obciąż el –obudowy pokrywy korpusy, ZL250-300-śr obc-obudowy silników pomp Koła zębate el sprzęgieł, ZL350-400-b obc-koła zęb łańcuchowe tarcze chamulcowe i bębny,, żeliwa sferoidalne-armat ciśnieniowa znacznie obc elem części pras matryce wały korbowe, , żeliwa ciągliwe –el o złoż kształtach odpo na uderze hamulce wagony przenośniki masz rolnicze b) stale konstr -St0,St2-słabo obc el masz wykonywane przez prasowanie gięce St3-śruby nakrętki mało obc osie St4 St5-normalnie i słabo obc el masz wały osie k zębate St6- może być hartow i ulep cieplnie części bardziej obc odpo na ścieranie nie spawalna kołki ustalające kliny ślimaki mało obc k zęb części pras St7-duża wytrz małaplastyczność części twarde odp na ścierane ---stale wyższej jakości są przeznaczone dolepszania cieplnego do takich el jak dla stali zwykłych jednak o wyrzszych własnościach wytrzymałościowych ST:08X,10X-wyroby tłoczo na zimno 10-z nawęglaniem lub azotowaniem ST15,20,25-śruby k zęb wały czopy można nawęglać i cyjanow dod manganu powo większą wytrzymałość St30,35-wały osie śruby napędowe St35,40,50,55-jako ulepszone cieplnie przed obr skr po obr możemy stos hart powierzchniowe na k zę o mał modułach St:45- k zębate w rozrządu i korbowe śr napędowe St55- sworznie łańcuchów tłokowe wrzeciona obrabiarek prasy St:65,60G-czę silnie obc odp na zużycie resory sprężyny Stale stopowe-wykazuja duża zdolność do przechartowania można wykonywać el o dużych przekrojach dzięki łatwej obr cieplnej .drogie stale chromowo niklowe –tylko z konieczności przechartowania dużych przekrojów nie stos jej w stanie surowym,,, , Stale do: azotowania 38HMJ,38HJ nawęglania-mniejsze skłonności do wad powie są odp na uderz15H-sworznie tuleje 18H2N2-bardziej obc kołazę i talerzowe ulepszania cieplnego b.dobre wł wytrz. Staliwa-nadają się do el skompliko o dużej wytrzym własności tj ż.sferoidalne i modyfikowane L400(1,2,3)-na odlewy miękkie o dużej ciągliwości małej wytrz przy małych obc korpusy pokrywy dobrze spaw do nawęgla L450()-odl miękkie o mniejszej ciągliwości małe obc k.bose łańcuchowe korpu pokrywy dob spaw L5000()-odl zwykłe półtwarde k biegowe łańcuchowe zęb pospaw należy poddć obr ciepl L600()-niezbyt duże dość twarde odlewy odp na ściera k zę łańcucho biegowe , , Stopy metali nieżelaznych: mosiądze-stopy Cu-Zn dobre wł mech odp na korozję ścieranie wysoka przew el. I cieplna dobre wł technologiczne(można kuć i prasować)
3. POŁĄCZENIA Złącza służą jako więz między el w zespole lub w maszynie. Dzielimy je na: 1) rozłączne-kształtowe (klinowe wpustowe wieloboczne),sworzniowe kołkowe gwintowe spwężyste 2)nierozłączne -których rozłączenie związane jest ze zniszczeniem części lub połączenia-nitowe spawane zgrzewane lutowane klejone skurczowe, , St2N,3N,4N-do łączenia el stalowych używa się nitów plastycznych, ,Pozostałe materiały łączy się nitami z tych samych mat co el łączony,,,, , Zalety:1) brak zmian strukturalnych mat łączonego2)brak naprę wewę i odkszt w el łączonych , ,Wady:1) pracochłonność 2) ciężar3) osłabienie przekroju (spadek nośności o 13-40%) , ,
QN=Fn·sr, , QT=QN·m=Fn·sr·m, , QS=Fn·t, , Q=QT+QS=Fn(t+sr·m), Średnica nita d=2g g-grubość jednego z cieńszych el g<10mm;d=g+10 dla g>=10mm
1) W pierwszym rzędze licząc od kier dział siły może być max 2 nity 2) Nity mogą pracować tylko na ścinanie obl poł. Nitowych ZŁĄCZA NITOWE MOŻNA PODZIELIĆ NA : Zakladkowe (niekorzystne bo jest zginanie połączenia) ;nakładkowe odległość między rzędami nitów a»0.7t , ,odległość między nitami d≥2.2d
Gr cienszej blachy gn=0.8g e-odl od kraw pierwszego rzędu ≥(1.5-2)d, , d1-nita od ściany bocznej>(1.1-1.5)d poł nitowe obc symetrycznie: do obliczeń przyjmujemy, że obciążenie każdego nita jest takie same: n>P/{Fn·m·kn}, ,gdzie Fn- przekrój nita, P- obciążenie nita, n≥P/{g·d·pdop}
W niesymetrycznym poł należy obl obc przypadające na każdy z nitów które składa się z obc wynikającego ze ścinania siłą P i skręcaniem złącza mom P*l względem środka ciężkości przekrojów nitów
SPAWANE: zalety: 1) dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających masowo 2) szczelność bez dodat zabiegów 3) nie wymagają specjalnie rozbudow zaplecza i można je realizować przy małym nakładzie robocizny wady: 1) zmiany strukturalne w obszarze złącza 2) odkształcenia el łączonych podział spoin wynika z ułożenia ich wzgl części łącz
W połączeniach niesymetrycznych kształtowników powinien być spełniony war statycznej równowagi momentów sił względem środka ciężkości kształtownika
Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową
Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umownymi naprężeniami tnącymi a złożony stan i spiętrzenie naprężeń uwzględnia się sumując naprężenia biorąc pod uwagę tylko ich kierunek „a”sp przyjmuje się=wysokości równoramiennego trójkąta wpisanego w sp dł obl sp jak poprzednio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i długości”l”
Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych
Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie obliczonego przekroju obecnością spoiny naprężenia:grubość „d”przyjmuje się=grubości mniejszego elementu; długość obliczeniową=szerokości el łączonych gdy spoinę wyprowadza się na podkładki jeżeli nie to lo=l-2a;przekrój mom bezwł przyjmuje się =odpowiednim wartościom dla mat rodzimego
Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat i zmiennych .ich wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny
oraz wysokiej kwalifikacji spawacza .spoiny wyrywkowo kontroluje się .spoiny specjalne stosowane są w odpowiedzialnych złączach(naczynia ciśnieniowe)wymagają kontroli rentgenowskiej. WspółczynnikZa(zmęczeniowej wytrz spoiny)określany jest dla naprężeń tętniących pomija się jego zmianę przy obc wahadłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ściskania7-14%-ścinanie poł pachwinowych
POŁĄCZENIA ZGRZEWANE:zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez miejscowe ogrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie
Podział sposobów zgrzewania:1)wg.zródła ciepła(ogniskowe gazowe mechaniczne(tarciowe zgniotowe)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe)
a)Zgrzeiny czołowe 3-150mm;b)czołowe oporowe i iskrowe-do łączenia prętów i innych kształtowników o niewielkich wymiarach poprzecznych;c)czołowe zgniotowe-do łączenia blach 3-8mm wykonanych z aluminium miedzi i innych plastycznych blach
POŁĄCZENIA KLEJONE:zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia
3)brak skurczu i naprężeń własnych4)nie wymagają wysokich temperatur5)nie powodują zmian strukturalnych6)możliwość łączenia różnych materiałów wady:1)mała odp na rozwarstwienie2)mała odp na temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach
Dla uzyskania dobrego połączeniaklej musi zwilżyć pow klejoną. Wytrzymałość połączeń klejonych zależy od mechanicznych i technologicznych własności klejonego mat i klejuoraz od warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń
B,l-szerokość i długość spoiny klejonej
Ft-siła ścinająca
Rt-wytrzym na ścinanie
Xt-wsp bezp na ścinanie
At-pole ścinanego przekroju
Obliczenia połączenia zakładkowego przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń przyjmując b i l odczytuje się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą
POŁĄCZENIA ROZŁĄCZNE:połączenia sworzniowe
Sworzeń ciasno pasowany
Sworzeń luzno pasowany
Naciski powierzchniowe
Sworznie jednostonnie utwierdzone obciążone siłą skupioną oblicza się na zginanie i naciski powierzchniowe o rozkładzie prostokątnym od siły i trójkątnym od momentu
Mat na sworznie: 4.8, 5.8(4.8->Rm=400Mpa
POŁACZENIA GWINTOWE:linia śrubowa walcowa
Kąt pochylenia linii śrubowej
Linia śrubowa stożkowa
Zarysy gwintów
Płaski
Okrągły
Trapezowy
Trójkątny metryczny
Sprawność
Wytrzymałość śrub:1)obciążenie siłą osiową Q
2)Sruba obc siłą osiową Q i mom skręcającym Ms
Wystarczy sprawdzić śrubę na naprężenia wywołane siłą osiową
3)śruba obc jest naciągiem wstępnym Qo a następnie siłą osiową Q
ls-dł śruby
Es-moduł sprężystości śruby
Fs-pole przekroju śruby
Cs-sztywność śruby
Lk-grubość kołnierza
Ek moduł sprężystości kołnierza
Fk- pole przekroju kołnierza
Ck-sztywność kołnierza
Sztywność ściskanych elementów oblicza się borąc pod owagę przenoszenie nacisków w głąb materiału przez tzw. Stożki nacisków o kącie 90 .stożki te zamienia się następnie na zastępcze walce o powierzchni przekroju Fk które przyrównuje się do powierzchni przekroju stożków.
Pod działaniem zewnętrznej siły osiowej Q śruba wydłuży się o odcinek i jej całkowite wydłużenie osiągnie wartość odpowiadającą wypadkowej sile na nią działającej Qw
Kołnierze ze względu na wydłużenie śrub odprężą się o tę samą wartość a ich wypadkowe odkształcenie będzie wynosiło .w związku z tym działająca pierwotnie na nie siła naciągu wstępnego śruby zmaleje do wartości Qo
Wzrost naciągu w śrubie pod obc Q jest tym większy im stosunek Ck/Cs jest większy. Dla zmniejszenia obc Qw należy zmniejszyć sztywność śruby
4)obc siłą poprzeczną
a)śruba pasowana
b)śruba luzna-obc P jest przenoszone dzięki sile tarcia T wywołanej naciągiem śrub Qo
obliczanie poł śrubowych:
tam gdzie jet dużo śrub należy ustalić rzeczywisty rozkład obciążeń na poszczególne śruby i obliczyć najbardziej obc.
1)połączenie obc siłą prostopadłą do pow styku(przyjmuje się obc równomierne na wsztstkie śruby)
2)poł obc siłąpoprzeczną Pq działającej w płaszczyznie styku i przechodzącą przez środek ciężkości
a)śruby luzne
b)śruby pasowane
3)połączenie obc mom skręc Ms dział w pow styku
a)luzne
b)pasowane
c)rozmieszczone współśrodkowo
-pasowane
-luzne
4)złącze obc mom skręcającym i siłąpoprzecznąPq przy dowolnym rozmieszczeniu śrub
stosujemy zasadę niezależności działań sił i mom ; obl oddzielnie obc śruby pochodzące od siły Pq i oddzielnie od mom Ms. Sumujemy je otrzymując wypadkowe obc które śruba musi przenieść
a)pasowane
średnice liczymy z war na ścinanie i docisk pow
b)luzne
5)obc mom gnącym i siłą normalnąPn i stycznąPq działającą w płaszczyznie styku
mom Mg usiłuje obrócić podstawę dookoła A-A jest on równoważony przez sumę mom sił w śrubach. Przyjmuje się że siły te są proporcjonalne do osi obrotu
śruby należy zamocować z zaciskiem wstępnym Qw tak by po obc zacisk resztkowy nie zmniejszył się nadmiernie. Siła styczna Pq winna być przenoszona przez tarcie
a)luzne pasowanie sztywna oprawa
b)ciasne pasowanie podatna oprawa
RODZAJE OBC ZMIENNYCH:1,2-jednostronnie zmienne3,4-odzerowo tętniące5-obustronnie zmienne niesymetryczne6-ob. Zm symetryczne
Wykres WOHLERA
Obszary wytrzymałości zmęczeniowej
Zk-przy małej liczbie cykli
Zo-ograniczonej
Zz-nieograniczonej
PRZEBIEGI ZMĘCZENIOWE:
Wykres SMITHA(dla punktu załamania na krzywej WOHLERA)
Jeżeli przy wzroście obc stos amplitudy będzie stały to wartość wytrzymałości zmęczeniowej określa punkt K1;zmęczeniowy wsp bezpieczeństwa X2=
Jeżeli przy wzroście obc naprężenie średnie cyklu pozostaje stałe to wytrzym zmęczeniową określa punkt Kz
Czynniki wpływające na wytrzy zmęczeniową:
Pod pojęciem karbu należy rozumieć nieciągłości poprzecznych przekrojów lub zmiany krzywizn powierzchni ograniczających przedmiot. Rozkład naprężeń w obszarze karbu zależy od geometrii karbu związanej z wymiarami przedmiotu. Charakterystykę zmęczeniową karbu ujmujemy we współczynniku karbu . zależy on od stos promienia krzywizny dna karbu do promienia lub połowy szerokości przedmiotu R w elementach płaskich w płaszczyznie karbu oraz od stos promienia (połowy szerokości)elementu R w miejscu nieosłabionym karbem do promienia R
Zd-wytrzymałość zmęczeniowa próbki o średnicy d
Z-wytrzymałość próbki o średnicy 7-10mm
OBLICZENIA ZMĘCZENIOWE PRZY OBC ZŁOŻONYCH
Przy jednoczesnym występowaniu naprężeń różnego rodzaju składamy je przy zastosowaniu odpowiedniej hipotezy. Naprężenia zastępcze dla obc zmiennych niesymetrycznych obliczamy tak samo jak dla obc stałych
a)przy przewadze naprężeń normalnych
b)...
dawiddd93