w w w . c h o m i k u j . p l / M a r W a g 9 8 7
MASZYNA – jest sztucznym układem materialnym, który
dzi
ę
ki zewn
ę
trznej energii słu
ż
y do przekształcania masy,
energii lub informacji.
KONSTRUKCJA – jest opisem lub inaczej wyznaczonych
rozmiarów dopuszczalnych dla struktur (cech
geometrycznych lub materiałowych) i stanów (cech
dynamicznych) wytworu. Rozmiary te s
ą
nieprzekraczalne
pod gro
ź
b
ą
uznania,
ż
e wytwór jest wadliwy.
Cechy konstrukcyjne:
- geometryczne cechy konstrukcyjne - to logiczna suma
postaci konstrukcyjnej i układu wymiarów b
ę
d
ą
c
ą
koniecznym i wystarczaj
ą
cym warunkiem dla wytwórców
podejmuj
ą
cych wykonanie wytworu według zamierzonej
konstrukcji (przykłady to np. struktura zewn
ę
trzna wytworu)
- materiałowe cechy konstrukcyjne (przykład to np. materiał,
struktura wewn
ę
trzna)
- dynamiczne cechy konstrukcyjne – to stan wytworu
wywołany głównie podczas monta
ż
u maszyn (przykłady to
np. cechy monta
ż
owe – siły, docisk; moment z jakim nale
ż
y
dokr
ę
ci
ć
ś
rub
ę
lub siła z jak
ą
nale
ż
y wbi
ć
klin)
Liczba bezpiecze
ń
stwa
s =
σ
krytyczne /
σ
kryterialne
Liczba Kształtu - Jest to wielko
ść
opisuj
ą
ca ró
ż
ne rodzaje
karbu. Jest to stosunek napr
ęż
e
ń
maksymalnych wywołanych
karbem w tworzywie idealnie spr
ęż
ystym (izotropowym), do
napr
ęż
e
ń
nominalnych (obliczeniowych, kryterialnych). Jest to
funkcja rodzaju obci
ąż
enia i cech geometrycznych uj
ę
ta za
pomoc
ą
wykresów, tablic, wzorów.
Sposoby zmniejszania liczby kształtu:
- liczb
ę
kształtu mo
ż
na zmniejszy
ć
poprzez zmniejszenie
napr
ęż
e
ń
maksymalnych
- poprzez karby odci
ąż
aj
ą
ce
- poprzez stereomechaniczne zmniejszanie napr
ęż
e
ń
Liczba działania karbu -
β
k
= Z
o
/Z
ok
Stosunek wytrzymało
ś
ci zm
ę
czeniowej próbki gładkiej Z
o
do
wytrzymało
ś
ci zm
ę
czeniowej próbki z karbem Z
ok
.
β
k
= 1 +
η
k
(
α
k
- 1)
η
k
– liczba wra
ż
liwo
ś
ci na działanie karbu
β
k
= 1 +
η
k
(
α
k
- 1)
β
k
– liczba działania karbu
η
k
- liczba wra
ż
liwo
ś
ci na działanie karbu (dla
tworzyw niewra
ż
liwych na karb:
η
k
=0, dla tworzyw
wra
ż
liwych na karb
η
k
=1)
α
k
- liczba kształtu
(jest to wielko
ść
opisuj
ą
ca
ró
ż
ne rodzaje karbu.
M = 0.5 dm
⋅
Q
⋅
tg(
γ
+
ρ
).
d
m
–
ś
rednica medialna (
ś
rednia) gwintu (0,9 d)
Q – siła rozci
ą
gaj
ą
ca rdze
ń
ś
ruby
γ
–
ś
redni k
ą
t pochylenia gwintu
ρ
– k
ą
t tarcia (
µ
= tg
ρ
)
Warunek samohamowno
ś
ci:
T = N *
µ
= Q cos
γ
+
µ
≥
Q sin
γ
gdzie:
T - siła tarcia
Q – siła rozci
ą
gaj
ą
ca rdze
ń
ś
ruby
N – siła nacisku
µ
– liczba tarcia (
µ
≥
tg
γ
)
γ
–
ś
redni k
ą
t pochylenia gwintu (tg
γ
= S/(
π
*dm))
dm –
ś
rednia
ś
rednica gwintu (dm=(d+dr)/2)
Stosowane jest poj
ę
cie kata tarcia
ρ
:
µ
= tg
ρ
Warunek samohamowno
ś
ci przyjmuje wtedy posta
ć
:
ρ
>
γ
Ś
ruby pasowane:
-
ś
ruba i otwór s
ą
pasowane ciasno
- nakr
ę
tka jest dokr
ę
cana z niewielkim momentem
- siła P wywołuje napr
ęż
enia
ś
cinaj
ą
ce w rdzeniu
ś
ruby
- warunek wytrzymało
ś
ciowy:
P
≤
Fw
·
i
·
Rs/s
Fw – pole powierzchni przekroju rdzenia
ś
ruby
Rs – wytrzymało
ść
na
ś
cinanie
i – liczba powierzchni
ś
cinanych
s – liczba bezpiecze
ń
stwa
Ś
ruby lu
ź
ne:
- miedzy
ś
ruba i otworem jest luz
- nakr
ę
tka jest dokr
ę
cana z du
ż
ym momentem co wywołuje
du
żą
Q
ś
ciskaj
ą
c
ą
blach
ę
- siła P przenoszona jest przez siły mi
ę
dzy blachami
- warunek wytrzymało
ś
ciowy:
P
≤
Q
·
i
·
µ
/s
Q – siła w rdzeniu
ś
ruby
µ
– liczba tarcia
i – liczba płaszczyzn, w których wyst
ę
puj
ą
siły tarcia (=2)
s – liczba bezpiecze
ń
stwa
Ró
ż
nica mi
ę
dzy poł
ą
czeniem wpustowym i klinowym.
Poł
ą
czenia wpustowe przenosz
ą
tylko moment obrotowy, a
klinowe przenosz
ą
dodatkowo sił
ę
poosiow
ą
. Ponadto w
poł
ą
czeniach tych w innych miejscach wyst
ę
puj
ą
luzy
(zaznaczono na rysunku) - a co za tym idzie - inny jest rozkład
napr
ęż
e
ń
.
Poł
ą
czenie wpustowe:
Wady:
- mo
ż
liwo
ść
przenoszenia małych obci
ąż
e
ń
- nie mo
ż
e przenosi
ć
sił poosiowych
- stosujemy pojedynczo
Zalety:
- zachowuj
ą
du
żą
współosiowo
ść
koła wzgl
ę
dem piasty
- nie wprowadzaj
ą
bardzo du
ż
ych napr
ęż
e
ń
w pia
ś
cie
- mo
ż
na stosowa
ć
poł
ą
czenia ruchowe
Poł
ą
czeni klinowe:
Wady:
- brak mo
ż
liwo
ś
ci statecznej kontroli obci
ąż
enia wst
ę
pnego
- znaczne osłabienie wpustu
- znaczne doci
ś
ni
ę
cie piasty
- przesuni
ę
cie osi piasty wzgl
ę
dem osi wału w zakresie luzów
pomi
ę
dzy czopem a piast
ą
- dla krótkich czopów przemieszczenia k
ą
towe osi piasty
wzgl
ę
dem osi wału
Zalety:
- mo
ż
e przenosi
ć
sił
ę
poosiow
ą
i moment obrotowy
- dobrze przenosi obci
ąż
enia wahadłowe
Zalety poł
ą
cze
ń
wciskowych:
- prostota i łatwo
ść
wykonania
- dobre
ś
rodkowanie cz
ęś
ci ł
ą
czonych
- du
ż
a obci
ąż
alno
ść
zł
ą
cza
Wady poł
ą
cze
ń
wciskowych:
- zale
ż
no
ść
obci
ąż
alno
ś
ci zł
ą
cza od dokładno
ś
ci wykonania
- wra
ż
liwo
ść
zł
ą
cza na zmiany temp.
- du
ż
e napr
ęż
enia monta
ż
owe
- spi
ę
trzanie napr
ęż
e
ń
Warunki pracy zł
ą
cza dla poł
ą
cze
ń
wciskowych:
F a
≤
π
d l pf 1 / s
A dla skurczowych wymagana jest ró
ż
nica temperatur
At =( A i + A ) / a d
Najcz
ęś
ciej wyst
ę
puj
ą
ce uszkodzenia ło
ż
ysk tocznych i
przyczyny
1. Wywołane zm
ę
czeniem materiału:
-spalling
-pitting - polega na odrywaniu si
ę
cz
ą
stek materiału na
wskutek rozklinowania p
ę
kni
ęć
przez
ś
rodek smaruj
ą
cy.
2. P
ę
kni
ę
cia lub rozbicia elementów tocznych
3. Wgniecenia na bie
ż
ni
4. Przyspieszone zu
ż
ycie wywołane:
- zanieczyszczeniami
- korozja
- przepływem pr
ą
du
5. P
ę
kni
ę
cia koszyczka
Ło
ż
yska walcowa jednorz
ę
dowe tej grupy konstrukcyjnej
cechuje zdolno
ść
przejmowania du
ż
o wi
ę
kszych
obci
ąż
e
ń
promieniowych w stosunku do ło
ż
ysk
kulkowych o tych samych wymiarach. Ło
ż
yska
typu NJ pozwalaj
ą
na ustalenie osiowe wału
w jednym kierunku, a ło
ż
yska typu NUP oraz
ło
ż
yska NJ w poł
ą
czeniu z pier
ś
cieniem HJ
w obu kierunkach, ło
ż
yska typu RNU pracuj
ą
bez pier
ś
cienia wewn
ę
trznego - bie
ż
ni
ę
wewn
ę
trzn
ą
stanowi odpowiednio wykonany
czop.
Ło
ż
yska walcowe wielorz
ę
dowe dziel
ą
si
ę
na
dwurz
ę
dowe i wielorz
ę
dowe, wykonywane s
ą
zarówno z otworem walcowym jak i sto
ż
kowym
(K). Wszystkie ło
ż
yska walcowe s
ą
bardzo czułe
na niewspółosiowo
ść
; dopuszczalne wychylenia
w zale
ż
no
ś
ci od serii zawieraj
ą
si
ę
w granicach
1'- 7' . Stosuje si
ę
w nich koszyki zarówno blaszane,
masywne jak i z tworzyw sztucznych. Wykonywane
s
ą
one w ró
ż
nych klasach dokładno
ś
ci.
Ło
ż
ysko sto
ż
kowego wałeczkowe
Ło
ż
yska tej grupy konstrukcyjnej przeznaczone s
ą
do
przenoszenia znacznych obci
ąż
e
ń
zło
ż
onych (promieniowych
i osiowych), s
ą
to ło
ż
yska rozł
ą
czne - co znacznie ułatwia
monta
ż
. Charakterystyczn
ą
cech
ą
ło
ż
ysk sto
ż
kowych jest k
ą
t
działania, który odpowiada k
ą
towi a na bie
ż
ni pier
ś
cienia
zewn
ę
trznego. Im wi
ę
kszy jest ten k
ą
t, tym wi
ę
ksza jest
zdolno
ść
ło
ż
yska do przenoszenia obci
ąż
e
ń
wzdłu
ż
nych.
Konstrukcja ło
ż
ysk sto
ż
kowych umo
ż
liwia przyjmowanie
obci
ąż
enia osiowego tylko w m kierunku. Przy wyst
ę
powaniu
obci
ąż
e
ń
w dwóch kierunkach nale
ż
y stosowa
ć
ło
ż
yska
sto
ż
kowe dwurz
ę
dowe, a przy du
ż
ych obci
ąż
eniach ło
ż
yska
sto
ż
kowe wielorz
ę
dowe.
Charakterystyk
ę
nieliniow
ą
mo
ż
na uzyska
ć
poprzez :
- poprzez zastosowanie spr
ęż
yny o zmiennej
ś
rednicy
- o zmiennym skoku zwojów
-poprzez ró
ż
n
ą
obr. ciepln
ą
poszczególnych zwojów spr
ęż
yn
- poprzez zastosowanie zło
ż
enia kilku spr
ęż
yn
Samohamowno
ść
mo
ż
na zwi
ę
kszy
ć
przez :
- zastosowanie gwintu drobnozwojowego
- zastosowanie innego gwintu ni
ż
metryczny (np. trapezowy)
- taki dobór materiału
ś
ruby i nakr
ę
tki aby był mi
ę
dzy nimi
wysoki współczynnik tarcia
Poł
ą
czenia nitowe – działa na tej samej zasadzie jak
poł
ą
czenie
ś
rubowe lu
ź
ne, tzn wytrzymało
ść
poł
ą
czenia
zale
ż
y od siły tarcia wytworzonej pomi
ę
dzy ł
ą
czonymi
elementami oraz elementami a łbami nitów.
- Nity s
ą
poł
ą
czeniem nierozł
ą
cznym -Rdze
ń
nie powinien
pracowa
ć
na
ś
cinanie tylko na rozci
ą
ganie.
Poł
ą
czenie klejone – nie powinno pracowa
ć
na odrywanie
nale
ż
y je obci
ąż
a
ć
na
ś
cinanie --nale
ż
y d
ąż
y
ć
do tego
aby powierzchnia kleju była mo
ż
liwie du
ż
a
-- nale
ż
y dba
ć
o równomierne obci
ąż
enie kleju