do nauki

Dokładność wymiarowa, tolerancje i pasowania elementów maszyn

Tolerancja - różnica między górnym i dolnym wymiarem granicznym. Tolerancja jest zawsze dodatnia.

Pole tolerancji to obszar zawarty pomiędzy wymiarami granicznymi.

Pasowanie – charakter współpracy połączonych części: obejmującej i obejmowanej (np. tulei z osadzonym w niej wałkiem), określony różnicą ich wymiarów przed połączeniem.

Wyróżniamy:

- pasowanie luźne, w których występuje zawsze luz (w granicznym przypadku równy zeru)

- pasowanie mieszane, w których może występować zarówno luz jak i wcisk

- pasowanie ciasne, w których występuje zawsze wcisk (ujemny luz)

Stosowane są dwa sposoby pasowania elementów: 

Pasowanie na zasadzie stałego otworu – gdzie wymiar wałka (zewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru otworu (wewnętrznego). W tym wypadku średnicę otworu toleruje się zawsze w głąb materiału, a więc EI=0 (położenie pola tolerancji H), a żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek dla wałka.

np.: 20H7/f6 – pasowanie luźne, 20H7/p6 – pasowanie ciasne.

 Zasada ta jest najczęściej stosowana ze względu na łatwiejszą obróbkę powierzchni zewnętrznych (wałków) niż otworów, co umożliwia zmniejszenie ilości użytych narzędzi i sprawdzianów do pomiaru otworów.

Pasowanie na zasadzie stałego wałka – gdzie wymiar otworu (wewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru wałka (zewnętrznego). W tym wypadku średnicę wałka toleruje się zawsze w głąb materiału, es=0 (położenie pola tolerancji h), a żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek dla otworu.

np.: 20F7/h6 – pasowanie luźne, 20S7/h6 – pasowanie ciasne.

 Zasadę tą stosuje się np. w przypadku potrzeby osadzenia wielu elementów na jednej średnicy wałka.

 Symbole położenia pól tolerancji i odpowiadające im nazwy pasowań wymiarów:

 A, a - przestronne, bardzo luźne,

B, b - przestronne luźne,

C, c - przestronne zwykłe,

D, d - obrotowe bardzo luźne,

E, e - obrotowe luźne,

F, f - obrotowe zwykłe,

G, g - obrotowe ciasne,

H, h – suwliwe, podstawowe,

Js, js - przylgowe symetryczne,

J, j - przylgowe,

K, k - lekko wciskane,

M, m - wciskane,

N, n - mocno wciskane,

P, p - bardzo lekko wtłaczane,

R, r - lekko wtłaczane,

S, s - wtłaczane,

T, t - mocno wtłaczane,

U - ZC, u - zc - bardzo mocno wtłaczany,

Tolerancje wymiarów

Wymiary przedmiotów, podawane w dokumentacji technicznej, bądź innych dokumentach są określane, jako wymiary normalne. W rzeczywistości, podczas wykonywania przedmiotów nigdy nie da się ich uzyskać, zawsze istnieć będzie pewien błąd między wymiarem normalnym (wymaganym w dokumentacji) a rzeczywistym. Z tego też powodu, podczas projektowania elementów ważne jest określenie odchyłek od wymiarów normalnych, które są dopuszczalne dla prawidłowego działania elementu. Podanie tych odchyłek jest określeniem dopuszczalnych błędów podczas produkcji. Sprowadza się to do podania maksymalnego i minimalnego wymiaru, który jeszcze będzie spełniał określone wymagania (oczywiście, możliwe jest również podanie tylko wymiaru maksymalnego lub tylko minimalnego, jeśli element dalej będzie spełniał swoją rolę). A więc każdy wymiar normalny, podany w dokumentacji technicznej może mieś swoją rzeczywistą wartość maksymalną i minimalną.

 

Ze względów praktycznych w dokumentacji technicznej podawane są wymiary normalne oraz dopuszczalne błędy dla tych wymiarów, maksymalne i minimalne. Błędy te noszą nazwę odchyłek od wymiaru, przy czym rozróżnia się odchyłkę górną, określającą błąd wymiaru normalnego w kierunku największego dopuszczalnego wymiaru oraz odchyłkę dolną, jako błąd wymiaru normalnego w kierunku najmniejszego dopuszczalnego wymiaru.

 

Różnica między wymiarem maksymalnym a minimalnym nosi nazwę tolerancji wymiaru.

 

Oznaczenia związane z tolerowaniem wymiarów są normalizowane, przy czym odchyłki wymiarów wewnętrznych (otworów) podawane są dużymi literami, natomiast odchyłki wymiarów zewnętrznych (wałków) podawane są małymi literami:

 

N – wymiar normalny,

A – dopuszczalny wymiar minimalny, zwany wymiarem górnym,

B – dopuszczalny wymiar minimalny, zwany wymiarem dolnym,

T – tolerancja wymiaru, będąca różnicą wymiaru B i A,

ES – odchyłka górna dla wymiaru wewnętrznego,

es – odchyłka górna dla wymiaru zewnętrznego,

EI – odchyłka dolna dla wymiaru wewnętrznego,

es – odchyłka dolna dla wymiaru zewnętrznego.

 

Powyższy opis został zobrazowany rysunkiem:

Zgodnie z prezentowanym rysunkiem można zapisać następujące zależności:

 

Różnica między wymiarem maksymalnym „B” a minimalnym „A” to tolerancja wymiaru „T”

T=B-A

 

Można ją również zapisać przy pomocy odchyłek, przy założeniu, że wymiar dolny ma wartość ujemną:

T=ES-EI=es-ei

 

Wymiar minimalny „A” to suma wymiaru nominalnego „N” i odchyłki dolnej „EI” lub „ei” (wymiar dolny ma wartość ujemną):

A=N+EI=N+ei

 

Wymiar maksymalny „B” to suma wymiaru nominalnego „N” i odchyłki górnej „ES” lub „es”:

B=N+ES=N+es

 

Rozróżnia się następujące rodzaje tolerowań:

 

- tolerowanie symetryczne – obie odchyłki są jednakowe i różnią się tylko znakiem np. 40±0,1.

Wymiar ten oznacza, że wymiar rzeczywisty może się różnić od wymiaru nominalnego (40mm) o 0,1mm w górę lub w dół, czyli dopuszcza się wymiar od 39,9mm do 40,1mm.

 

- tolerowanie asymetryczne – jedna z odchyłek jest równa zero np. 40+0,1.

Wymiar ten oznacza, że wymiar rzeczywisty może się różnić od wymiaru nominalnego (40mm) o 0,1mm tylko w górę, czyli dopuszcza się wymiar od 40mm do 40,1mm (40-0,1 oznacza dopuszczalny wymiar od 39,9mm do 40mm).

- tolerowanie asymetryczne dwustronne – dwie odchyłki o różnych znakach i wartościach np. , czyli dopuszcza się wymiar od 39,9mm do 40,2mm,

 

- tolerowanie asymetryczne jednostronne – dwie odchyłki o jednakowym znaku, np. , czyli dopuszcza się wymiar od 40,1mm do 40,2mm.

 

Ze względu na sposób zapisu tolerowania wymiaru mogą być: znormalizowane lub swobodne, dobierane według uznania konstruktora.

Obliczanie wcisku i luzu

 

Luz maksymalny (Lmax): Lmax = – Wmin = Bo – Aw = ES – ei

 

Luz minimalny (Lmin): Lmin = – Wmax = Ao – Bw = EI – es

 

Wcisk maksymalny (Wmax): Wmax = – Lmin = Bw – Ao = es – EI

 

Wcisk minimalny (Wmin): Wmin = – Lmax = Aw – Bo = ei – ES

 

gdzie:

 

Bw wymiar maksymalny wałka,

Bo wymiar minimalny wałka,

Aw wymiar maksymalny otworu,

Ao wymiar minimalny otworu,

ES – odchyłka górna dla wymiaru wewnętrznego,

es – odchyłka górna dla wymiaru zewnętrznego,

EI – odchyłka dolna dla wymiaru wewnętrznego,

ei – odchyłka dolna dla wymiaru zewnętrznego.

Wytrzy­małość zmęczeniowa, wykres Wöhlera, wyznaczanie współczynnika koncentracji naprężeń w obliczeniach zmęczeniowych.

Wytrzymałość zmęczeniowa lub granica zmęczenia, lub wytrzymałość trwała na zmęczenie to najwyższy poziom cyklicznego naprężenia który nie powoduje zniszczenia próbek poddanych badaniu do umownej, granicznej liczby cykli. Na wykresie zmęczeniowym granica zmęczenia uwidacznia się w postaci części poziomej.

Jedynie materiały żelazne oraz czysty węgiel wykazują efekt granicy zmęczenia. Jednak w przypadku tych materiałów efekt ten może zostać zniwelowany przez działanie środowiska korozyjnego lub zmiennej amplitudy. Inne materiały nie wykazują efektu wytrzymałości trwałej.

W polskich normach granicę zmęczenia oznacza się literą Z.

Zależnie od rodzaju obciążenia dla którego wyznaczono wartość dodaje się odpowiednie indeksy:

r - rozciąganie; c - ściskanie; g - zginanie; s - skręcanie;

Zależnie od rodzaju cyklu dla którego wyznaczono wartość dodaje się odpowiednie indeksy:

o - cykl wahadłowy; j - cykl odzerowy, jednostronny;

W Polsce granicę zmęczenia podaje się jako amplitudę naprężenia przy 1e6 cykli. W wielu normach europejskich można się spotkać z granicą zmęczenia podawaną w postaci zakresu naprężenia przy 2e6 cykli.

Wykres Wöhlera - wykres zależności pomiędzy wartością naprężeń niszczących próbkę danego materiału i ilością cykli zmian obciążenia tej próbki.

Podstawowymi badaniami zmęczeniowymi są badania mające na celu określenie wytrzymałości zmęczeniowej, tzn. tej wartości zmiennego naprężenia, które materiał może znieść nieskończenie długo. Najprostsze z tego rodzaju badań są badania na trwałość, pozwalające na zbudowanie tzw. wykresu Wöhlera. Przeprowadzane są one na maszynach zmęczeniowych umożliwiających regulowanie wartości naprężenia, przy równoczesnym określeniu liczby cykli potrzebnych do zniszczenia próbki przy z góry zadanych wartościach σa i σm Otrzymane wyniki układają się wówczas w wykres przedstawiony na rysunku. Z przytoczonego wykresu wynika, że naprężenie niszczące R maleje dość szybko do pewnej wartości, nazywanej wytrzymałością zmęczeniową. Dla stali występuje to już po 15 milionach cyklach, dla metali kolorowych dopiero przy około 10 razy większej liczbie cykli. Przyjęto do obliczeń uważać, ze jeżeli materiał wykazuje wytrzymałość zmęczeniową (tzn. wykres zbliża się asymptotycznie do pewnej prostej), wówczas nieograniczona liczba zmian naprężeń poniżej tej wartosci nie powoduje już zniszczenia badanego elementu. Wytrzrymałość zmęczeniowa na obciązenia wahadłowe przy rozciąganiu, skręcaniu i zginaniu oznacza się odpowiednio symbolami , , i odpowiednio przy obciążeniach tętniących , , . Badania doświadczalne wykazały, że dla stali węglowych istnieją związki pomiędzy tymi wartościami a wytrzymaością na rozciąganie. Związki te mają postać:

Należy jeszcze podkreślić, że związki te oparte są na statystycznych obserwacjach i są przybliżone. Na podstawie wykresu Wöhlera można budować dalsze, bardziej użyteczne wykresy zmęczeniowe.

Połączenia spójnościowe. Metodyka obliczeń połączeń spawanych.

Złącze spawane jest połączeniem materiałów powstałym przez ich miejscowe stopienie. Występuje w procesie łączenia metali (głównie stali) oraz tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo (materiał dodatkowy) stapiający się wraz z materiałem podstawowym, aby utworzyć spoinę i polepszyć jej własności.

Obliczanie spoin czołowych obciążonych statycznie

 

Projektując połączenie spawane, spoiną czołową, należy obliczyć jej długość, przyjmując jej grubość g równą grubości cieńszej ze spawanych blach.

Jeżeli spoina czołowa jest położona na całej długości styku spawanych elementów i jest ściskana, obliczenia wytrzymałościowe mogą być pominięte.

Dla spoin czołowych rozciąganych:

Warunek:

stąd minimalna długość spoiny:

 

gdzie:

P – siła rozciągająca połączenie [N],

g – grubość spoiny [m],

x’współczynnik statycznej wytrzymałości spoiny [-],

krnaprężenia dopuszczalne materiału elementów łączonych [Pa],

l – obliczana długość spoiny [m].

Spoina czołowa zginana:

Warunek:

stąd minimalna długość spoiny:

 

gdzie:

h – ramię działania siły P [m],

Obliczanie spoin pachwinowych obciążonych statycznie

 

Spoiny pachwinowe, bez względu na konfigurację spoiny względem obciążenia zawsze są obliczane wytrzymałościowo z warunku na ścinanie.

Warunek:

 

gdzie:

P – siła rozciągająca połączenie [N],

g – grubość spoiny [m],

x’współczynnik statycznej wytrzymałości spoiny [-],

ktnaprężenia dopuszczalne materiału elementów łączonych [Pa],

a – wymiar spoiny w [m]; a=0,7g,

l – obliczana długość spoiny [m].

łączna długość spoiny dla przypadku z powyższego rysunku wynosi 2l,

stąd:

a długość spoiny:

 

Powyższy rysunek przedstawia jeden z najprostszych przypadków obciążenia spoiny pachwinowej. Podstawową trudność, podczas obliczania bardziej złożonych przypadków obciążeń stanowi prawidłowe określenie obciążeń spoiny.

Obliczanie spoin otworowych obciążonych statycznie

 

Spoiny otworowe, bez względu na konfigurację spoiny względem obciążenia zawsze są obliczane wytrzymałościowo z warunku na ścinanie. Należy jednak pamiętać, że tego rodzaju spoin należy unikać w przypadku obciążeń zmiennych. Stosowane są dwa rodzaje spoin:

 

- spoiny pachwinowe w otworach (spoina nie wypełnia otworu a jedynie łączy jego krawędzie)

- spoina otworowa (wypełniająca cały otwór)

W przypadku spoin pachwinowych w otworach, obliczenia wytrzymałościowe przeprowadza się identycznie, jak dla pozostałych spoin pachwinowych, przy czym długość spoiny w otworze jest równa:

- dla spoin kółkowych l = π•(d-a)

gdzie:

d – średnica otworu w [m],

a – wymiar spoiny pachwinowej a=0,7g w [m],

g – grubość łączonych blach w [m].

- dla spoin szczelinowych l = 2•l1+ π•(d-a)

Dla przypadku spoiny otworowej tok obliczeń jest następujący:

Warunek:

 

gdzie:

P – siła ścinająca połączenie [N],

S – powierzchnia przekroju otworu (szczeliny) [m2],

- dla spoin kółkowych: ­S = π•d2/4,

- dla spoin szczelinowych: S = l1•d+ π•d2/4,

i – ilość spoin otworowych [-],

x’współczynnik statycznej wytrzymałości spoiny [-],

ktnaprężenia dopuszczalne materiału elementów łączonych [Pa],

łączna ilość spoin otworowych wynosi:

 

W zależności od kształtu otworów (kółkowe, szczelinowe), możliwe jest teraz dobranie ich ilości, pamiętając, że:

- minimalna odległość otworu (szczeliny) od krawędzi blachy powinna wynosić minimum 5d,

- minimalna odległość między otworami (szczelinami) powinna wynosić minimum 2d,

Połączenia nitowe

Nitowanie – metoda stałego (nierozłącznego) łączenia kilku części za pomocą nitów zwykle w postaci trzpieni walcowych z łbami. Przez długi czas była to najważniejsza metoda łączenia metalowych elementów konstrukcyjnych. W większości sytuacji, z uwagi na prostszą technologię wykonywania, współcześnie połączenia nitowe zostały wyparte przez połączenia spawane i zgrzewane. Historycznie używane w okrętownictwie.

Nitowanie stosuje się do łączenia ze sobą blach, taśmowników oraz kształtowników stalowych, dźwigarów, wsporników, wiązarów a także do nierozłącznych połączeń różnych części maszyn i przedmiotów. Przy nitowaniu zakładkowym (gdy arkusze blachy zawinięte są na krawędziach) i przy dużej gęstości nitów, można uzyskać wysoką szczelność połączenia. Pozwala to na stosowanie nitów przy budowie różnego rodzaju zbiorników, także ciśnieniowych.

Rodzaje połączeń nitowych [edytuj]

Nitowanie dzielimy na:

Nit i stosowanie [edytuj]

Nit w swej wyjściowej formie składa się z główki (1) i trzonu (szyjki) (2). Umieszczony w otworze w łączonych elementach zostaje zakuty (zamknięty) przez spęczanie trzpienia, tworząc zakuwkę (3). Zamykanie nitu przeprowadza nitowacz (robotnik) ręcznie, przy pomocy młotka ręcznego lub pneumatycznego, ręcznej nitownicy (kształtującej zakuwkę) lub nitownicy maszynowej. Do nitowania ręcznego stosujemy: młotek ślusarski, wspornik do łba nitu, dociskacz do uszczelnienia nitowania oraz zakuwnik do uformowania zakuwki.

Nity niewielkich rozmiarów można zakuwać na zimno. Większe i w bardziej odpowiedzialnych konstrukcjach zakuwa się na gorąco.

Długość trzpienia nitowanego powinna być równa sumie grubości obu łączonych elementów, powiększonej o długość trzpienia, przeznaczoną do uformowania zakuwki.

Otwory do nitów są albo wiercone, albo przebijane na specjalnych tłoczarkach; otwory wiercone mają kształt walcowy, a przebijane stożkowy. Powierzchnie otworów zarówno wierconych jak i przebijanych wyrównuje się rozwiertakiem-zdzierakiem. Zewnętrzne brzegi otworów nawierca się tak, aby umożliwić tworzenie się szyjek pod łbami nitów. Szyjka przejściowe zapewniają większą wytrzymałość połączenia.

Właściwości połączenia nitowego [edytuj]

Wprawdzie połączenie nitowe jest przynajmniej częściowo połączeniem ciernym, to obliczenia wytrzymałościowe połączeń nitowych dokonuje się zakładając, że to nit lub ich grupa przenosi całe obciążenie. Nity najczęściej pracują na rozciągane lub na ścinanie i te warunki konstruktor musi uwzględnić projektując połączenie nitowe.

Połączenia gwintowe, podział i przykłady zastosowań, obciążenie śrub siłą osiową, momen­ty tarcia w połączeniu, sprawność i samohamowność gwintu.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
(1) Wprowadzenie do nauki o finansach 1id 778 ppt
kolocki logo do nauki, glottodydaktyka
elektryka, Kierunki studiów, Architektura, Materiały do nauki=), Budownictwo, Segregacja tematyczna,
test z przedmiotu wstep do nauki o panstwie i prawie (1), testy, wstęp
X Wykładnia prawa ćw, Politologia, Wstęp do nauki o państwie a prawie, Ćwiczenia
ppj - wypisywanie liczb pierwszych w javie, Do nauki, Pytania, rozwiązania, prace
wersja do nauki, Studia - inżynieria & ochrona środowiska (inż. mgr.), Technologie wody i ścieków, P
Wydalanie i regulacja do nauki, WSKFIT 2007-2012, V semestr, fizjologia człowieka
Pytania - OTWP 81pyt, OTWP - Ogólnopolski Turniej Wiedzy Pożarniczej - Materiały do nauki
WIERSZYK DO NAUKI PIERWSZEJ POMOCY
wszysko do nauki wtorek
DO NAUKI Zarządzanie jakością
Kilka refleksji na temat budowania systemu motywowania uczniów do nauki
EIE egz do nauki!
Pomoc do nauki na mieszanki v1 0 1
WPROWADZENIE DO NAUKI SOCJOLOGII PRAWA$ 10 10 do skonczenia
Ekonomia kolokwium pojęcia do nauki
ESPERANTO Wprowadzenie do nauki języka międzynarodowego

więcej podobnych podstron