11 Obciążenia połączeń wciskowych F ≤ T Ostatecznie po przekształceniach: F ≤ μ•p•π•d•l Oznaczenia: T- siła tarcia F- siła poosiowa (wzdłużna) μ- obliczeniowy współczynnik tarcia p- najmniejszy wymagany nacisk jednostkowy na powierzchni styku S= π•d•l pole walcowej powierzchni styku.
Gdy połączenie obciążone jest momentem skręcającym MS to: MS ≤ 0,5μ•p•π•d2 •l
Gdy znane są wymiary połączenia i jego obciążenie to przekształcając powyższe nierówności otrzymuje się wartość minimalnego nacisku jednostkowego, zapewniającego prawidłową pracę połączenia: p ≥ F/(μ•π•d•l) lub p ≥ 2MS/(μ•π•d2 •l) 12 Obliczanie połączeń skurczowych Sposób obliczania obciążalności złącza i wytrzymałości jego elementów dla połączeń wtłaczanych i skurczowych jest taki sam. Wzór na temperaturę nagrzania oprawy: t2 =[ 1,25W/( α •d) ]+ t1 gdzie: t2 -temperatura nagrzania,
t1 - temperatura otoczenia, W- wartość wcisku maksymalnego, wynikająca z przyjętego pasowania, α- współczynnik rozszerzalności cieplnej d- średnica nominalna. 13 Połączenia kształtowe -można uzyskać dzięki współpracy odpowiednio ukształtowanych przyłączy i łączników. Jakie jest główne zadanie tych połączeń? Jest to przenoszenie obciążeń (siły wzdłużnej, poprzecznej lub momentu skręcającego) działających na łącznik. Jakie naprężenia mogą przenosić? Wartości sił przenoszonych przez połączenia kształtowe zależą od wytrzymałości elementów połączenia kształtowego. Podstawowe elementy połączeń kształtowych to: -wpusty -wypusty -kliny -sworznie Gdzie stosowane są połączenia wpustowe? Używane są głównie przy łączeniu piast z wałami. Połączenia te charakteryzują się wpustem, który jest elementem łączącym oraz dwoma rowkami wpustowymi w wale i piaście. Najważniejszym zadaniem wpustów jest przenoszenie momentu obrotowego z wału na współpracującą część maszynową lub odwrotnie. Wpusty mogą być wykonywane jako czółenkowe albo pryzmatyczne. Jaka jest wada tych połączeń? Minusem tutaj jest zmniejszenie wytrzymałości wału z powodu konieczności wykonania rowka wpustowego. Połączenia wypustowe- kojarzenie czopa z piastą odbywa się tu bez konieczności zmniejszania wytrzymałości wału, przy czym najpowszechniej stosowane połączenia kształtowe to połączenia wielowypustowe. Zalety połączeń wielowypustowych to możliwość uzyskania dokładnego osiowania, zmniejszenie nacisków jednostkowych (lub stosowanie większych obciążeń) w porównaniu z połączeniami wpustowymi oraz zmniejszenie oporów tarcia przy przesuwaniu elementów w połączeniach ruchowych. Trzecią odmianą połączeń kształtowych są połączenia klinowe. Tutaj przenoszenie siły odbywa się w znacznej mierze za pośrednictwem siły tarcia. Klin jako element łączący o przekroju zbieżnym, wywołuje nacisk między czopem a piastą (w ten sposób likwiduje też luz między nimi). Nacisk na piastę rozkłada się nierównomiernie, co daje zmienne na obwodzie siły tarcia. Połączenia sworzniowe- elementem łączącym jest tutaj sworzeń, który z jednym przyłączem tworzy połączenie spoczynkowe, natomiast z drugim przyłączem ruchowe. Sworzeń może być unieruchomiony w jednej z |
łączonych części przez wcisk albo zabezpieczony kołkiem czy zawleczką. Połączenia sworzniowe stosuje się głównie w połączeniach ruchowych (wahliwych, przegubowych), np. do łączenia tłoków z korbowodami w silnikach i pompach, ogniw w łańcuchach sworzniowych itp. 14 Dobór i obliczanie wpustów - wymiary poprzeczne wpustów pryzmatycznych ( b x h ) są dobierane wg norm w zależności od średnicy czopa wału. Wpusty obliczamy z warunku na naciski powierzchniowe wg wzoru: p = F/(l0•n•½h) i p ≤ k0 gdzie: F- siła, wyznaczona na podstawie przenoszonego momentu obrotowego F = 2M/d d -średnica czopu wału l0 - czynna długość wpustu ½h - przybliżona wartość wysokości powierzchni wpustu, narażonej na naciski, n - liczba wpustów, k0 - naciski dopuszczalne. Ponieważ wymiary przekroju wpustów dobiera się wg norm w zależności od średnicy czopa wału, więc obliczanie wpustów polega tylko na ustaleniu ich długości. Długość całkowitą wpustu zaokrągla się do wartości podanych w normie; dla wpustów zaokrąglonych l = l0 + b , przy czym szerokość piasty koła współpracującego powinna być co najmniej równa czynnej długości dobranego wpustu. 15 Obliczanie połączeń wielowypustowych Średnicę wewnętrzną d wału wielowypustowego wyznaczamy na podstawie obliczeń wytrzymałościowych wału, pomijając istnienie wypustów. Po dobraniu połączenia wg norm sprawdzamy wartość nacisków powierzchniowych. Zakładając, że siła F działa w połowie wysokości wypustów, wyznaczamy średnią średnicę DŚR , która wynosi: DŚR = ( D + d ) / 2 Natomiast ze wzoru na moment obrotowy oblicza się wartość siły F: F = 2M0/ DŚR = 4 M0 /(D + d) Do obliczeń przyjmujemy, że obciążenie przenosi tylko 75 % powierzchni wypustów dlatego naciski powierzchniowe oblicza się z warunku: p = F/ 0,75•h0•l0•n i p ≤ k0 gdzie: l0 - czynna długość styku wypustu z piastą, h0 - wysokość powierzchni styku jednego wypustu z piastą, która wynosi: h0 = (D - d) / 2 n - liczba wypustów, k0 - naciski dopuszczalne odniesione dla materiału o niższej wartości wytrzymałości.
|
16. Olbiczanie polaczeń sworzniowych Typowym połączeniem sworzniowym jest połączenie widełkowe. Obliczanie połączeń sworzniowych przeprowadza się w zależności od zastosowanego rodzaju pasowania. Sworzeń pasowany ciasno jest narażony na ścięcie w dwóch przekrojach, zatem stosuje się następujący wzór:
Sworzeń osadzony luźno obliczany jest na zginanie. Przyjmując obciążenie sworznia wyznacza się wartość maksymalnego momentu zginającego, występującego w osi połączenia: u .E/li h, F1! f Oi+212) "W- 2 '•2 +! 'l 4 8 Ponieważ li+21; = l, stąd Sworzeń osadzony luźno obliczany jest na zginanie. Przyjmując obciążenie sworznia wg rys. 2.12, wyznacza się wartość maksymalnego momentu zginającego, występującego w osi połączenia: u .E/li h, F1! f Oi+212) 17.Połączenia gwintowe Należą one do najbardziej rozpowszechnionych połączeń rozłącznych. Połączenie gwintowe polega na połączeniu ze sobą 2 elementów zaopatrzonych w gwint zewnetrzny i wewnetrzny. Gwinty te mogą być wykonane bezpośrednio na przylączach lub na łącznikach.Gwint zaleznie od przebiegu zwojów może być:
5 podstawowych zarysów gwintów:
Powstanie linii śrubowej Podstawą geometrii każdego elementu śrubowego jest linia śrubowa, która charakteryzujemy za pomocą średnicy nawinięcia ds. oraz skoku h i kierunku nawinięcia określonego za pomocą skrętu( lewy lub prawy). Kat nachylenia linii śrubowej Tg v= h/pids Wzdłuż linii srubowej przesuwa się element współpracujący z nią. Przy braku tarcia sila styczna wynosi : Pt= Ptg V Gdy występuje tarcie sila styczna wynosi: Pt = PtgV(V+-p) p- kąt tarcia u = tgV - współczynnik tarcia 18. Obliczenia wytrzymalościowe śrub Polega to na wyznaczeniu rdzenia średnicy śruby z warunków wytrzymałości a następnie dobranie odpowiednich wymiarów gwintu o średnicy rdzenia wiekszej od wynikającej z obliczeń. Rozróżnia się 5 rodzajów obciązenia połączeń
|
19. Połączenia kształtowane plastycznie Należa do grupy połączeń nierozłącznych w których połąxcznie następuje na skutek wywołanych przy montażu plastycznych odkształceń przyłączy lub łączników. Połączenia kształtowane plastycznie dzili sie na:
Inne ( np, połączenia zawijane i zaginane) Połączenia spajane- połączenia nierozłączne i bezpośrednie; łączenie odbywa się poprzez kohezję (spójność międzycząsteczkowa) lub przez dyfuzję (przenikanie cząsteczek). Zaliczamy do nich: 20. Połączenia spawane charakteryzują się tym, że przyłącza w procesie spawania są nadtapiane i łączone ze sobą bez materiału dodatkowego lub z materiałem dodatkowym, którego skład jest zbliżony do materiału przyłączy. Rodzaje spoin: Rodzaje spoin narysować 21 Połączenia zgrzewane Zgrzewanie jest to sposób łączenia metali na samych przyłączach, polegający na podgrzaniu łączonych części i połączeniu ich z użyciem siły bez wprowadzania materiału dodatkowego. Rodzaje zgrzewania: *zgrzewanie oporowe (elektryczne): -zgrzewanie punktowe- łączenie dwu elementów cienkościennych ułożonych w zakładkę. Proces zgrzewania elektrycznego polega na dociśnięciu elementów zgrzewanych dwiema elektrodami i przepuszczeniu prądu o dużym natężeniu i niskim napięciu. Prąd napotyka największy opór między elementami łączonymi; powstaje b. wys. temp. tworząc ciekłe jądro metalu. Przez docisk elektrod następuje połączenie elementów zgrzewanych -zgrzewanie garbowe- łączenie dwóch lub więcej części w kilku punktach jednocześnie. Temp. potrzebną do zgrzewania wytwarza prąd przepływający przez elektrody w miejscu styku garbów. -zgrzewanie liniowe polega na przesuwaniu części łączonych pomiędzy dociśniętymi elektrodami krążkowymi, napędzanymi przez silnik elektryczny. W czasie obrotu krążków następuje przerywany przepływ prądu. W trakcie tego przepływu powstają punktowe połączenia łączonych elementów> - zgrzewanie doczołowe zwarciowe- łączenie elementów na całej powierzchni styku. Części zgrzewane stykają się przez cały czas nagrzewania. - zgrzewanie doczołowe iskrowe- elementy zgrzewane stykają się w kilku nierówności powierzchni, stapiając je. Po nadtopieniu całej powierzchni łączone części ściskamy uzyskując połączenie. -zgrzewanie łukiem wirującym- stosuje się do łączenia czołowego rur. Źródłem ciepła jest przemieszczający się w polu magnetycznym łuk elektrycznm * zgrzewanie gazowe- przy zastosowaniu palników stosuje się do zgrzewania czołowego * zgrzewanie termitowe- pozwala uzyskać połączenie przez docisk łączonych elementów, których końce podgrzane są do stanu plastycznego przez płynny żużel. * zgrzewanie mechaniczne- (zgniotowe) to metoda łączenia jednakowych lub różnych metali i ich stopów w stanie stałym (na zimno). * zgrzewanie ultradźwiękowe- polega na wprawieniu miejsca łączenia w drgania mechaniczne o częstotliwości 18-22 kHz oraz na zastosowaniu niewielkiej siły dociskowej. * zgrzewanie wybuchowe- jest to metoda łączenia metali, przy której zgrzanie następuje wskutek silnego nacisku spowodowanego eksplozją materiału wybuchowego na powierzchni łączonych elementów. Połączenie następuje na skutek działania wielkich sił nacisku i drgań wywołanych falą uderzeniową. *zgrzewanie dyfuzyjne- polega na zjawisku wzajemnej dyfuzji (przenikania) przylegających do siebie materiałów, nagrzanych do temperatury plastyczności. Nacisk wywierany na elementy w czasie zgrzewania wpływa na zwiększenie ich powieszchni styku, co ułatwia proces dyfuzji.
|
22 Połączenia lutowane lutowanie to proces łączenia metali, w którym części lutowane mają wyższą temperaturę topnienia niż materiał łączący czyli lut (czyste metale lub ich stopy). Połączenia uzyskuje się poprzez przyczepność lutu do materiału i dyfuzję (tj. przez wzajemne ich przenikanie), wskutek czego otrzymuje się złącze o innej wytrzymałości niż wytrzymałość materiałów użytych na złącze. Za pomocą lutowania można łączyć ze sobą prawie metale w różnych kombinacjach, elementy metalowe z ceramicznymi itd. Lutowanie dzielimy na miękkie(temp. topliwości lutu do 300*C), stosuje się do złączy szczelnych oraz tam gdzie nie wymagana jest duża wytrzymałość, i twarde (powyżej 550*C do 1100*C), stosujemy je aby uzyskać złącze o dużej wytrzymałości. 23 Połączenia klejone Są bardzo rozwinięte i uniwersalne. Nie istnieją tworzywa których nie można połączyć za pomocą klejenia. Proces klejenia tworzyw konstrukcyjnych jest połączony z uszczelnianiem. Połączenia klejone mają dużą szczelność dla gazów i cieczy, są odporne na korozję, poprawiają własności akustyczne i wibracyjne konstrukcji (ograniczają drgania), wykorzystują pełną wytrzymałość materiałów łączonych, uzyskane elementy są bez otworów. Wady to mała odporność klejów na zmiany temp., długi czas utwardzania klejów, starzenie się kleju powoduje spadek wytrzymałości połąćzenia. 24 Osie i wały Elementy maszyn mocowane w łożyskach, na których są osadzone nieruchomo inne części maszynowe tego samego zespołu, albo też części wykonujące w stosunku do tej osi lub wału ruchy obrotowe. Oś i wał mają kształt odpowiednio ukształtowanego pręta, najczęściej walca o różnych średnicach. Zadaniem wału jest przenoszenie momentu obrotowego i wykonuje zawsze ruch obrotowy. Dzielimy je na proste i wykorbione pojedynczo lub wielokrotnie. Zadaniem osi jest głównie przenoszenie obciążeń zginających. Oś może być nieruchoma, utwierdzona w miejscach podparcia, lub ruchoma (wykonuje ruch obrotowy), osadzona w łożyskach. Osie i wały muszą mieć: -wymiary zawarte w granicach tolerancji, aby bezpiecznie przejmowały działające siły, by nie było nadmiernego luzu między częściami łączonymi -odpowiednią chropowatość powierzchni, żeby zmniejszyć tarcie -odporność na ścieranie - odporność na wys. temp. |
Wyszukiwarka