PKM OPRACOWANE PYTANIA.docx

1.      

Opisz istotę działania nitu. Sporządź szkic połączenia nitowego dwóch blach.

Połączenie nitowe działa na tej samej zasadzie jak połączenie śrubowe luźne tzn. wytrzymałość połączenia zależy od siły tarcia wytworzonej pomiędzy łączonymi elementami oraz elementami a łbami nitów. Nity są połączeniami nierozłącznymi. Rdzeń nie powinien pracować na ścinanie a wyłącznie na rozciąganie.
 

2.      

Jakie należy stosować kryteria i zalecenia podczas konstruowania połączeń klejonych? 

POŁĄCZENIA KLEJONE

Nie powinno pracować na odrywanie należy je obciążać na ścinanie. Należy dążyć do tego aby powierzchnia była możliwie duża. Oraz dbać o to by równomiernie obciążać klej.





 

3.       Wyjaśnij dlaczego podczas weryfikacji wytrzymałościowej rozróżnia się obciążenia zmienne i zmienne warunki działania. 

Ponieważ zmienność obciążeń i warunków  działania ma istotny wpływ na trwałość i niezawodność. Zmienność obciążeń wpływa na zmęczenie materiału. Im większe zmiany obciążenia tym mniejsza wytrzymałość zmęczeniowa. Zmienność warunków działania uwzględnia się by wyznaczyć jakie będą rzeczywiste obciążenia urządzenia (maszyny rzadko działają cały czas na 100% obciążeniu) tzn. jeżeli maszyna pracuje pod dość równomiernym obciążeniem i w stałych warunkach nie musi być tak wytrzymała jak tak taka która pracuje przy dużej zmienności obciążenia i cały czas z pełną mocą np.

Jak wytrzymały ma być rower 99  na 100 sztuk będzie używane przez dzieci do jazdy po parkingu a tylko jeden będzie używany przez ciężką osobę do jazdy w terenie. – nie zawsze więc trzeba obliczać sprzęt na ekstremalne obciążenia (dorosły w terenie), większość egzemplarzy zda egzamin pomimo słabej konstrukcji.
 

4.      

Wyjaśnij w jaki sposób można wyznaczać dynamiczną cechę konstrukcyjną dla nie obciążonych połączeń gwintowych. 

W oparciu o przewidywane obciążenia jakie ma to połączenie przenosić, wytrzymałość śruby oraz łączonych elementów.
 

5.       Wyjaśnij pojęcie : Minimalny Promień Karbu. 

Minimalny promień karbu (p –( ro)) to promień jaki wytworzy się w karbie pod wpływem naprężeń niezależnie od tego jak ostro ten karb wykonamy. Dla tego do obliczeń zawsze przyjmuje się p jeśli karb jest mniejszy od niego.
 

6.       Porównaj własności 1 rzędowych łożysk tocznych kulkowych i wałeczkowych.

Jednorodne łożyska wałeczkowe nie przenoszą żadnych obciążeń poosiowych i musi istnieć luz dla elementu tocznego aby przy dużej temp łożysko nie zaklinowało się. Natomiast łożyska kulkowe przenoszą siły promieniowe i poosiowe oraz działają z dużymi prędkościami. Jednak łożyska wałeczkowe przy tym samym rozmiarze mogą przenosić większe obciążenia poprzeczne niż łożyska kulkowe.
 

7.       Uzasadnij stwierdzenie iż opis struktury zewnętrznej i wewnętrznej nie są wystarczającymi opisami umożliwiającymi wykonanie wytworu.

Opisy struktury wewnętrznej i zewnętrznej wytworu nie są pełnym opisem gdyż nie podają dynamicznych cech konstrukcyjnych czyli stanu wytworu w czasie montażu.

8.       Skutki istnienia karbu opisywane są miedzy innymi za pomocą liczby działania karbu i liczby kształtu. Opisz jak można wyznaczać doświadczalnie wartości tych liczb. 

Liczbą działania karbu wyznacza się doświadczalnie poprzez przeprowadzenie badań zmęczeniowych dla identycznych elementów z karbem i bez karbu.  Bk=z0/z0,k . Ponieważ są to długotrwałe i drogie badania wartość tę można wyznaczyć ze wzoru:


 

9.       W procesie konstruowania stosowane są różne kryteria. Podaj przykład kryterium, którego uwzględniane prowadzić będzie często do rezygnacji z zastosowania tworzyw o wysokich właściwościach wytrzymałościowych. 

Kryteria ekonomiczne (słabsze materiały są zwykle tańsze). Kryteria dotyczące poprawności działania i niezawodności, przykładowo jeżeli jakiś wspornik się odkształci a wytwór zachowa swoje funkcje (sprawność), a jeśli wykonamy go z wysoko wytrzymałego materiału to zamiast się poddać i odkształcić plastycznie to pęknie. Materiały (stale) o niższych współczynnikach wytrzymałościowych są bardziej odporne na działanie karbu (czyli np. ewentualne uszkodzenie wynikające z faktu iż ktoś uderzył w element i wybił karb nie będą miały takiego wpływu na funkcjonowanie wytworu, są też mniej wrażliwe na wpływ chropowatości powierzchni). Często także stosowanie metalu o wysokiej wytrzymałości nie ma uzasadnienia z przyczyn ekonomicznych. Tam gdzie masa i objętość elementu nie odgrywają decydującej roli warto nieraz zastosować gorszą stal ( choć dla zapewnienia tej samej wytrzymałości elementu będzie większy i cięższy) ale sam element będzie tańszy. Zazwyczaj słabsze materiały są także łatwiejsze w obróbce.
 

10.   Czy liczba wpływu wielkości elementu stosowana podczas weryfikacji wytrzymałościowych rośnie czy też maleje ze wzrostem wielkości elementu ? Odpowiedz szczegółowo uzasadnij. 

Liczba wpływu wielkości elementu (E-epsilon) rośnie.

Spowodowane jest to faktem, że wraz ze wzrostem wielkości przekroju elementu coraz trudniej kontrolować strukturę wewnętrzna materiału. W elementach o większym przekroju nie da się przeprowadzić tak dokładnej obróbki cieplnej. Jest więcej wtrąceń i innych wad materiału które obniżają jego wytrzymałość.
 

11.  

2 rozciągane płaskowniki połączono za pomocą nakładek oraz śrub a- luźnych, b- pasowanych. Który rodzaj śrub (a czy b) zapewni większa wytrzymałość połączenia? Odpowiedz szczegółowo uzasadnij.

Większą wytrzymałość połączenia zapewniają próby pasowane (odpowiedź B). Gdyż przenoszą obciążenia za pomocą rdzenia (pracują na ścinanie) oraz za pomocą tarcia ( jak zwykła śruba) wytworzonego na styku łączonych elementów i łeb śruby – element i nakrętka – element. Podczas gdy w śrubach luźnych obciążenie przenoszone jest tylko poprzez siłę tarcia.
 

12.  



Wyjaśnij dlaczego karby odciążające powodują zmniejszenie wartości liczby kształtu. Wykonaj szkic pokazujący przykład karbu obciążających. 

Karby odciążające powodują zmniejszenie spiętrzania naprężeń i bardziej łagodny przebieg linii naprężeń. Na rysunku po lewej uzyskano zmniejszenie spiętrzenia naprężeń a na rysunku po prawej zmniejszono sztywność piasty uzyskując zmniejszenie liczby kształtu i łagodniejszy rozkład naprężeń.

 

13.  



Jedno z kryterium konstrukcyjnych sugeruje potrzebę równoważenia sił wewnętrznych w zespołach elementów. Sporządź szkic zespołów elementów będącego przykładem spełnienia tego zalecenia. Objaśnij dlaczego zespół ten spełnia podane kryterium.

Na obu rysunkach przedstawiono przykład równoważenia sił wewnętrznych w układzie. W przypadku a na łożyskach obu wałów występują siły poziome a w przypadku b siły te wzajemnie się równoważą pozwala to stosować mniejsze łożyska i korpusy które w przypadku b nie muszą przenosić dodatkowych obciążeń.



 

14.  

Jakie należy stosować kryteria i zalecenia podczas konstruowania gumowych elementów podatnych. 

Gumowe elementy podatne:
- mają pracować na sciskanie (także na skręcanie)

- nie powinny być rozciągane

- należy zapewnić przestrzeń w której może się odkształcać się element gumowy.
 

15.  

Elementy podatne mogą posiadać charakterystykę liniową lub nieliniową. Opisz w jaki sposób można uzyskać charakterystykę nie liniową. Sporządź szkic elementu posiadającego charakterystykę silnie nieliniową. 

Poprzez zastosowanie sprężyny o zmiennej średnicy o zmiennym skoku zwoju, poprzez różą obróbkę cieplna poszczególnych zwojów sprężyny poprzez zastosowanie złożenia kilku sprężyn. Jak złożenie to silnie nieliniowe charakterystyki.
 

16.   Czy zastosowanie obciążeń wstępnych dla elementów obciążonych siłami zewnętrznymi może prowadzić do zwiększenia liczby stałości naprężeń? Odpowiedź uzasadnij

Tak można doprowadzić np. do sytuacji w której obciążenia dwustronne przejdą w tętniące lub jednostronne a takie mają mniej niszczący wpływ na materiał.




Czy obciążenia wstępne mogą zwiększyć wytrzymałość elementu?
Mogą np. w belkach betonowych daje się zbrojenie które wstępnie sciska beton (beton jest bardzo słaby na rozciąganie). Dzięki temu przy rozciąganiu najpierw siły obciążające „wyzerują” naprężenia ściskające a dopiero potem

zaczną rozciągać materiał. Ponadto należy tak rozplanować belke ( i jej obciążenie) aby możliwie duża część przekroju była ściskana (bo beton ma wysoką wytrzymałość na ściskanie). Podobnie jest w ciągadłach z węglików spiekanych są one wstępnie sciskane za pomocą stalowego pierścienia a w czasie ciągnięcia drutu siły rozciągające jedynie zerują naprężenia ściskające a nie od razu rozciągają.
 

17.   Opisz w jaki sposób konstruktor może zwiększyć samohamowność połączenia gwintowego. UWAGA!!! Pytanie nie dotyczy zabezpieczeń nakrętek przed samoczynnym odkręceniem się.

SAMOHAMOWNOŚĆ GWINTU. Samohamowność można zwiększyć poprzez:
- zastosowanie gwintu drobnozwojowego
- zastosowanie innego niż metryczny zarysu gwintu (trapezowy, trapezowy niesymetryczny, i ewentualnie prostokątny)
- Taki dobór materiału śruby i nakrętki aby był między nimi był wysoki współczynnik tarcia.

18.   Wyjaśnij dla czego śruby fundamentowe były śrubami długimi a mocowane za ich pomocą łapy fundamentowe korpusów maszyn były odpowiednio wysokie.

Śruby fundamentowe wykonuje się jako długie aby zapewnić im odpowiednia podatność tzn. dąży się do tego aby pod wpływem naprężeń termicznych czy niedokładności wykonania nie powstały naprężenia (i w konsekwencji odkształcenia) korpusu. Jeżeli coś ma się poddać to śruba fundamentowa co zazwyczaj nie szkodzi samej maszynie. Jej duża długość zwiększa podatność śruby. Duża wysokość łap wynika z faktu że śruba musi mieć gdzie się wyboczyć ( poddać) jeżeli jest długa ale w całości w betonie to się nie podda. A wysoka łapa wymusza długą i podatną śrubę. Łatwiej wygiąć długi element.