Ad 5)Zasady obliczania wymiarów obliczeniowych spoin

I czołowej

l_o l_o - grubość spoiny

a a - długość obliczeniowa spoiny

grubość obliczeniowa jest równa mniejszej wartości grubości łączonych elementów

g₁ g₂ a = g­₁ gdzie g₁ < g₂

długość obliczeniowa ( końce nie przenoszą naprężeń )

l_o = B - 2g gdy B >> g to l_o ≈ B

II pachwinowej

g

P

Siła P powoduje ścinanie spoiny

τ_p =
naprężenia tnące spowodowane działaniem sił

l_o

a g

a - wysokość trójkąta wpisanego w przekrój spoiny

a ≤ 0,7 g

a l_o = B B >> g

τ_p =
=

6. Zasady doboru naprężeń dopuszczalnych dla spoin czołowych i pachwinowych

- warunek wytrzymałości płaskownika rozciąganego siłą P.

=0,8 w spoinie jest mniejsza wytrzymałość niż w innym miejscu o około 20%. Poddanie spoiny obróbce może doprowadzić do stanu takiego jak by tej spoiny nie było.

- przekrój obliczeniowy spoiny

Przeciętne wartości służące do wyznaczania naprężeń dopuszczalnych dla spoin:

Współczynnik jakości spoiny:

y - zależy od rodzaju obróbki

- przekrój obliczeniowy spoiny

Warunek wytrzymałości na rozciąganie dla spoiny czołowej:

Obliczenia wytrzymałości spoin na zginanie:

- wskaźnik wytrzymałości na zginanie

Obliczenia wymiarów obliczeniowych spoin pachwinowych

- naprężenia tnące

Założenie B>>g

Spoina pachwinowa cały czas podlega ścinaniu. Naprężenia tnące dla spoiny pachwinowej (
) są równe z naprężeniami tnącymi dla spoiny pachwinowej (
).

Przy spoinie czołowej jeśli mamy ścinanie i zginanie to należy wyznaczyć naprężenia styczne.

wzór Hubera

W przypadku zginania spoin pachwinowych będą występowały następujące rodzaje naprężeń:

1. 
   

2. 
   

3. 
   

7. Obliczanie momentu zakręcania i odkręcania połączenia śrubowego

we wzorze: „+” to zakręcanie „-„odkręcanie,
- pozorny kąt tarcia,
- pozorny współczynnik tarcia
z powodu pochylenia powierzchni gwintu

8. Warunek samohamowności złącza

warunek

9. Sprawność połączenia śrubowego

- praca zyskana

- praca włożona

sprawność:

dla połączeń spoczynkowych:

10. Obliczanie wysokości nakrętki w złączu śrubowym z warunku na docisk

ilość zwojów,
W- wysokość nakrętki, h - skok

siła normalna działająca na jeden zwój (nacisk) do pola stożka

Wysokość nakrętki z warunku nacisku na powierzchnię styku:

z - parametr krotności zwojów (najczęściej =1)

Dopuszczalne wartości nacisku (
):

Połączenie spoczynkowe	Połączenie pólruchowe	Połączenie ruchowe
3	2	1

11. Klasyfikacja przypadków obciążenia śrub. (4)

1. Śruba jest zakręcona, a następnie obciążana siłą osiową (np. wisząca lampa). Wtedy śruba jest rozciągana (ściskana).

2. Śruba zakręcana pod obciążeniem (np. auto na podnośniku). Śruba jest wtedy narażona na ściskanie (rozciąganie) i na skręcanie.

3. Złącze śrubowe skręcane z napięciem wstępnym (siłą osiową) i następnie obciążone siłą roboczą (np. śruba szpilkowa w silniku spalinowym lub połączenie kołnierzowe 2 rur).

4. Połączenie śrubowe narażone na działanie sił poprzecznych.

12. Obliczanie średnicy rdzenia śruby dla:

- 1 przypadku (śruba jest zakręcona, a następnie obciążana siłą osiową)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q - siła działająca na śrubę,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

- 2 przypadku (Śruba zakręcana pod obciążeniem)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q - siła działająca na śrubę,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

- 3 przypadku (Złącze śrubowe skręcane z napięciem wstępnym)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q_śr - siła napięcia w każdej śrubie,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

• 4 przypadku (obciążenie poprzeczne)

Tutaj obciążenie działa prostopadle do osi śruby.

1. (śruba pasowana w otworach obciążona poprzecznie)

Muszą tu być spełnione 2 warunki:

1. warunek wytrzymałości rdzenia śruby na ścinanie:

τ - naprężenia styczne,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

d - średnica rdzenia śruby,

m - liczba powierzchni ścinanych,

i - liczba śrub,

k_t - naprężenie dopuszczalne na ścinanie,

k_t=0,42⋅Re - dla naprężeń statycznych,

k_t=0,3⋅Re - dla naprężeń pulsujących,

k_t=0,16⋅Re - dla naprężeń wahadłowo zmiennych,

Re - granica plastyczności.

2. warunek nacisków powierzchniowych p

p_dop=2,2⋅k_t

p - nacisk powierzchniowy,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

g⋅d - rzut powierzchni walcowej (śruby) na płaszczyznę,

i - liczba śrub,

p_dop - dopuszczalne naciski powierzchniowe,

k_t - naprężenie dopuszczalne na ścinanie,

2. (śruba luźna w otworach obciążona poprzecznie)

Wielkość luzu jest znormalizowana.

Nie należy projektować połączeń śrubowych, by były narażone na zginanie.

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

m - liczba powierzchni ścinanych,

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

i - liczba śrub,

μ - współczynnik tarcia.

W śrubie występują więc tylko naprężenia rozciągające, pod warunkiem Q_T≤m⋅T , czyli jeśli spełnione jest, że obciążenie poprzeczne mniejsze lub równe od siły tarcia.

T - siła tarcia.

13. Narysuj przykładową charakterystykę odkształceniową złącza śrubowego kołnierzowego. Wyznaczyć na wykresie, obciążenia i odkształcenia śruby i kołnierza pod wpływem obciążenia roboczego.

Charakterystyka odkształcenia od obciążenia śruby i kołnierza.

λ_w - względne wydłużenie śruby,

ΔW - odkształcenie kołnierza.

C_śr - sztywność śruby,

C_k - sztywność kołnierza.

F - przekrój śruby (lub kołnierza),

E - moduł Younga dla materiału śruby (lub kołnierza),

l - długość śruby (lub kołnierza).

Wykres obciążenia i odkształcenia śruby i kołnierza pod wpływem obciążenia roboczego.

Q_r=ΔQ_śr+ΔQ_kol

Q_w - siła napięcia wstępnego,

Q_r - siła robocza (obciążenie robocze),

ΔQ_śr - przyrost siły w śrubie,

ΔQ_kol - przyrost siły w kołnierzu,

Q₁ - siła rozciągająca śrubę,

Q₂ - siła ściskająca kołnierz,

λ_w - względne wydłużenie śruby,

ΔW - odkształcenie kołnierza.

16. Wyznaczyć średnicę wału pędnianego

Warunek wytrzymałości na skręcanie:

N - moc [kW], n - prędkość obrotowa [obr/min]
- współ. wytrzymałości na skręcanie

Warunek sztywności:

17. Definicja momentu zastępczego dla wału skręcanego i zginanego

Moment zastępczy jest sumą geometryczną momentu gnącego i pewnej części momentu obrotowego.

Przykład:

- moment gnący,
- moment obrotowy

(moment obrotowy niezmienny w czasie)

(moment jednostronnie zmienny)

>
(moment wahadłowo zmienny)

18. Podaj przykład wyznaczania zarysu teoretycznego wału.

Wał pośredni przekładni zębatej dwustopniowej:

Rozpatrujemy wał w dwóch prostopadłych płaszczyznach (

- płaszczyzna rysunku,

- płaszczyzna prostopadła do
i przechodząca przez oś wału).

moment wypadkowy

moment zastępczy

19. Klasyfikacja łożysk tocznych.

Łożyska toczne dzielą się ze względu na :

a) rodzaj elementu tocznego

-kulkowe

-walcowe

-stożkowe

-igiełkowe

-baryłkowe

b)rodzaj sił jakie przenoszą

-promieniowe

-osiowe

-skośne

20. Definicja trwałości łożyska tocznego i zależności trwałości od obciążenia.

- liczba godzin pracy łożyska, n - prędkość obrotowa

Q- obciążenie

Dwukrotny wzrost obciążenia powoduje około 8 do 10 krotny pomniejszenie trwałości łożyska.

34. Zasady doboru liczby i wymiarów pasa przekładni pasowej:

W napędach maszynowych szczególnie rozpowszechnione są pasy klinowe o przekroju trapezowym. Wymiary tych pasów są opisane w PN-66/M-85201.

1. powierzchnia skuteczna pasa - miejsce geometryczne linii zamkniętych pasa nie

ulegające zmianie przy nawijaniu pasa na koło pasowe,

2. długość pasa (L_p) - długość skuteczna - długość linii zamkniętej pasa nie ulegająca zmianie przy nawijaniu pasa na koło pasowe,

3. szerokość skuteczna pasa (l_p) - szerokość powierzchni skutecznej pasa,

4. długość wewnętrzna pasa (L_w) - długość obwodu koła o średnicy r[wnej wewnętrznej średnicy pasa w stanie swobodnym, oblicza się

L_w = L_{p_}- 2π(h_o-h_p).

Rozróżnia się sześć wielkości przekroju pasów oznaczonych literami Z, A, B, C, D, E. Wymiar h_p należy obliczać ze wzoru

h_p = 0,25l_p

l_o = l_p + 2l_ptg20°.

Powierzchnia zewnętrzna powierzchnia skuteczna

B

---