Przyjmuje się tu, że nośność układu wyczerpuje się z chwilą osiągnięcia przez niego określonego stanu granicznego przy którym eksploatacja układu jest niemożliwa n=Pgr/P
Pgr - obciążenie graniczne
Wskaźnikiem liczbowym charakteryzującym wytrzymałość na pękanie jest współczynnik intensywności naprężenia zależny od wartości i rodzaju obc od geometri pęknięcia i elementu
Obciążenia:
- stałe: statyczne s=P/F0<k k= Re/Xe
- zmienne: zmęczeniowe k=Z/Xe
Xe=de/ee
de- rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa 1,2-2
ee- określa wpływ wielkości przedmiotu i może być wyznaczony jak w obl zmęczeniowych przy przyjęciu ak =1 , ee<1
MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE:
Własności: a)mechaniczne: wytrz na ściskanie, ścinanie, rozc, zgin, granica plast, wydłużenie twardość
b)fizyczne: ciężar właściwy przewodność elektryczna, cieplna, właściwości magnetyczne
c)chemiczne odporność na korozję i żaroodporność d)technologiczne: obrabialność tłoczność spawalność hartowność lejność
STOPY ŻELAZA: a)żeliwa-szare(150-200) na słabo obciąż el –obudowy pokrywy korpusy
ZL250-300-śr obc-obudowy silników pomp Koła zębate el sprzęgieł
ZL350-400-b obc-koła zęb łańcuchowe tarcze hamulcowe i bębny
Sferoidalne-armat ciśnieniowa znacznie obc elem części pras matryce wały korbowe
Ciągliwe –el o złoż kształtach odpo na uderze hamulce wagony przenośniki masz rolnicze
b) stale konstr-St0,St2-słabo obc el masz wykonywane przez prasowanie gięceSt3-śruby nakrętki mało obc osieSt4 St5-normalnie i słabo obc el masz wały osie k zębate
St6- może być hartow i ulep cieplnie części bardziej obc odpo na ścieranie nie spawalna kołki ustalające kliny ślimaki mało obc k zęb części prasSt7-duża wytrz małaplastyczność części twarde odp na ścierane stale wyższej jakości są przeznaczone dolepszania cieplnego do takich el jak dla stali zwykłych jednak o wyrzszych własnościach wytrzymałościowych
ST08X,10X-wyroby tłoczo na zimno 10-z nawęglaniem lub azotowaniemST15,20,25-śruby k zęb wały czopy można nawęglać i cyjanow dod manganu powo większą wytrzymałość
St30,35-wały osie śruby napędoweSt35,40,50,55-jako ulepszone cieplnie przed obr skr po obr możemy stos hart powierzchniowe na k zę o mał modułachSt45- k zębate w rozrządu i korbowe śr napędoweSt55- sworznie łańcuchów tłokowe wrzeciona obrabiarek prasy
St65,60G-czę silnie obc odp na zużycie resory sprężyny
Stale stopowe-wykazuja duża zdolność do przechartowania można wykonywać el o dużych przekrojach dzięki łatwej obr cieplnej .drogie stale chromowo niklowe –tylko z konieczności przechartowania dużych przekrojów nie stos jej w stanie surowym
Stale do: azotowania38HMJ,38HJ nawęglania-mniejsze skłonności do wad powie są odp na uderz15H-sworznie tuleje 18H2N2-bardziej obc kołazę i talerzowe ulepszania cieplnego b.dobre wł wytrz Staliwa-nadają się do el skompliko o dużej wytrzym własności tj ż.sferoidalne i modyfikowane L400(1,2,3)-na odlewy miękkie o dużej ciągliwości małej wytrz przy małych obc korpusy pokrywy dobrze spaw do nawęglaL450()-odl miękkie o mniejszej ciągliwości małe obc k.bose łańcuchowe korpu pokrywy dob spaw
L5000()-odl zwykłe półtwarde k biegowe łańcuchowe zęb pospaw należy poddć obr ciepl
L600()-niezbyt duże dość twarde odlewy odp na ściera k zę łańcucho biegowe
Stopy metali nieżelaznych: mosiądze-stopy Cu-Zn dobre wł mech odp na korozję ścieranie wysoka przew el. I cieplna dobre wł technologiczne(można kuć i prasować)
Złącza służą jako więz między el w zespole lub w maszynie. Dzielimy je na :
1)rozłączne-kształtowe(klinowe wpustowe wieloboczne),sworzniowe kołkowe gwintowe spwężyste2)nierozłączne-których rozłączenie związane jest ze zniszczeniem części lub połączenia-nitowe spawane zgrzewane lutowane klejone skurczowe
St2N,3N,4N-do łączenia el stalowych używa się nitów plastycznych
Pozostałe materiały łączy się nitami z tych samych mat co el łączony
Zalety:1)brak zmian strukturalnych mat łączonego2)brak naprę wewę i odkszt w el łączonych
Wady:1)pracochłonność 2)ciężar połączenia3)osłabienie przekroju(spadek nośności o 13-40%)
Rysunek
Qn=Fn*Gr QT= Qn*m Qs= Fn*t Q= QT+Qs
Średnica nita d=2g g- grubość jednego z cieńszych el g<10mm;d=g+10 dla g>=10mm
1)W pierwszym rzędzie licząc od kier dział siły może być max 2 nity 2)Nity mogą pracować tylko na ścinanie obl poł. nitowych ZŁĄCZA NITOWE MOŻNA PODZIELIĆ NA :
Zakładkowe (niekorzystne); nakładkowe a-odl między rzędami=0.7t t-odl między nitami=2,2d
Gr cienszej blachy gn=0.8g e-odl od kraw pierwszego rzędu>(1.5-2)d e1-nita od ściany bocznej>(1.1-1.5)d poł nitowe obc symetrycznie:
n>P/(Fn*m*kn) P- obciążenie złącza
n>P/(g*d*pdop)
W niesymetrycznym poł należy obl obc przypadające na każdy z nitów które składa się z obc wynikającego ze ścinania siłą P i skręcaniem złącza mom P*l względem środka ciężkości przekrojów nitów
SPAWANE:zalety:1)dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających masowo 2)szczelność bez dodat zabiegów 3)nie wymagają specjalnie rozbudow zaplecza i można je realizować przy małym nakładzie robocizny wady: 1)zmiany strukturalne w obszarze złącza 2)odkształcenia el łączonych 3)podział spoin wynika z ułożenia ich wzgl części łącz
W połączeniach niesymetrycznych kształtowników powinien być spełniony war statycznej równowagi momentów sił względem środka ciężkości kształtownika
Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową
Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umownymi naprężeniami tnącymi a złożony stan i spiętrzenie naprężeń uwzględnia się sumując naprężenia biorąc pod uwagę tylko ich kierunek „a”sp przyjmuje się=wysokości równoramiennego trójkąta wpisanego w sp dł obl sp jak poprzednio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i długości”l”
Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych
Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie obliczonego przekroju obecnością spoiny naprężenia: grubość „d” przyjmuje się =grubości mniejszego elementu; długość obliczeniową=szerokości el łączonych gdy spoinę wyprowadza się na podkładki jeżeli nie to lo=l-2a;przekrój mom bezwł przyjmuje się =odpowiednim wartościom dla mat rodzimego
Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat i zmiennych .ich wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny
oraz wysokiej kwalifikacji spawacza .spoiny wyrywkowo kontroluje się .spoiny specjalne stosowane są w odpowiedzialnych złączach(naczynia ciśnieniowe)wymagają kontroli rentgenowskiej. WspółczynnikZa(zmęczeniowej wytrz spoiny)określany jest dla naprężeń tętniących pomija się jego zmianę przy obc wahadłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ściskania7-14%-ścinanie poł pachwinowych
POŁĄCZENIA ZGRZEWANE:zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez miejscowe ogrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie
Podział sposobów zgrzewania:1)wg.zródła ciepła(ogniskowe gazowe mechaniczne(tarciowe zgniotowe)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe)
a)Zgrzeiny czołowe 3-150mm;b)czołowe oporowe i iskrowe-do łączenia prętów i innych kształtowników o niewielkich wymiarach poprzecznych;c)czołowe zgniotowe-do łączenia blach 3-8mm wykonanych z aluminium miedzi i innych plastycznych blach
POŁĄCZENIA KLEJONE:zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia
3)brak skurczu i naprężeń własnych4)nie wymagają wysokich temperatur5)nie powodują zmian strukturalnych6)możliwość łączenia różnych materiałów wady:1)mała odp na rozwarstwienie2)mała odp na temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach
Dla uzyskania dobrego połączeniaklej musi zwilżyć pow klejoną. Wytrzymałość połączeń klejonych zależy od mechanicznych i technologicznych własności klejonego mat i klejuoraz od warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń
b, l-szerokość i długość spoiny klejonej
Ft- siła ścinająca
Rt- wytrzym na ścinanie
Xt- wsp bezp na ścinanie
At- pole ścinanego przekroju
Ft= b*l*kt t=Ft/At<Rt/(btXt)=kt
Obliczenia połączenia zakładkowego przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń przyjmując b i l odczytuje się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą
Fkryt=Rtbl
POŁĄCZENIA ROZŁĄCZNE:połączenia sworzniowe
Sworzeń ciasno pasowany t=2P/(pd2)<kt
Sworzeń luzno pasowany sg=Mg/Wx=4P(2l1+l)/ (pd3)<kg
Naciski powierzchniowe p=P/(dl)<pdop –ucho, p=P/(2dl1) -widełki
Sworznie jednostonnie utwierdzone obciążone siłą skupioną oblicza się na zginanie i naciski powierzchniowe o rozkładzie prostokątnym od siły i trójkątnym od momentu
Mat na sworznie: 4.8, 5.8(4.8->Rm=400Mpa
POŁACZENIA GWINTOWE:linia śrubowa walcowa
Kąt pochylenia linii śrubowej- g
Tgg=h/pD
Linia śrubowa stożkowa
Zarysy gwintów
Płaski
Okrągły Rd10x1/16 –skok w calach
Trapezowy Tr30x3, S30x3
Trójkątny metryczny M10
Sprawność
h=tgg/tg(g+r’)
Wytrzymałość śrub:1)obciążenie siłą osiową Q
sr=4Q/pdr2<kr
2)Sruba obc siłą osiową Q i mom skręcającym Ms
sc=4Q/pdr2
t=0,5*ds.*Q*tg(g+r’)/W0 W0=p*dr3/16
sz=(s2+(kr/ks)2t2)<kr
Wystarczy sprawdzić śrubę na naprężenia wywołane siłą osiową
3)śruba obc jest naciągiem wstępnym Qo a następnie siłą osiową Q
ls-dł śruby
Es-moduł sprężystości śruby
Fs-pole przekroju śruby
Cs-sztywność śruby
Lk-grubość kołnierza
Ek moduł sprężystości kołnierza
Fk- pole przekroju kołnierza
Ck-sztywność kołnierza
Sztywność ściskanych elementów oblicza się borąc pod owagę przenoszenie nacisków w głąb materiału przez tzw. Stożki nacisków o kącie 90 .stożki te zamienia się następnie na zastępcze walce o powierzchni przekroju Fk które przyrównuje się do powierzchni przekroju stożków.
Pod działaniem zewnętrznej siły osiowej Q śruba wydłuży się o odcinek i jej całkowite wydłużenie osiągnie wartość odpowiadającą wypadkowej sile na nią działającej Qw
Kołnierze ze względu na wydłużenie śrub odprężą się o tę samą wartość a ich wypadkowe odkształcenie będzie wynosiło .w związku z tym działająca pierwotnie na nie siła naciągu wstępnego śruby zmaleje do wartości Qo
Wzrost naciągu w śrubie pod obc Q jest tym większy im stosunek Ck/Cs jest większy. Dla zmniejszenia obc Qw należy zmniejszyć sztywność śruby
Qw=Qo+Qd 4Qw/pdr2<kr
4)obc siłą poprzeczną
a)śruba pasowana
b)śruba luzna-obc P jest przenoszone dzięki sile tarcia T wywołanej naciągiem śrub Qo
obliczanie poł śrubowych:
tam gdzie jet dużo śrub należy ustalić rzeczywisty rozkład obciążeń na poszczególne śruby i obliczyć najbardziej obc.
1)połączenie obc siłą prostopadłą do pow styku(przyjmuje się obc równomierne na wsztstkie śruby)
2)poł obc siłąpoprzeczną Pq działającej w płaszczyznie styku i przechodzącą przez środek ciężkości
a)śruby luzne
b)śruby pasowane
3)połączenie obc mom skręc Ms dział w pow styku
a)luzne
b)pasowane
c)rozmieszczone współśrodkowo
-pasowane
-luzne
4)złącze obc mom skręcającym i siłąpoprzecznąPq przy dowolnym rozmieszczeniu śrub
stosujemy zasadę niezależności działań sił i mom ; obl oddzielnie obc śruby pochodzące od siły Pq i oddzielnie od mom Ms. Sumujemy je otrzymując wypadkowe obc które śruba musi przenieść
a)pasowane
średnice liczymy z war na ścinanie i docisk pow
b)luzne
5)obc mom gnącym i siłą normalnąPn i stycznąPq działającą w płaszczyznie styku
mom Mg usiłuje obrócić podstawę dookoła A-A jest on równoważony przez sumę mom sił w śrubach. Przyjmuje się że siły te są proporcjonalne do osi obrotu
śruby należy zamocować z zaciskiem wstępnym Qw tak by po obc zacisk resztkowy nie zmniejszył się nadmiernie. Siła styczna Pq winna być przenoszona przez tarcie
a)luzne pasowanie sztywna oprawa
b)ciasne pasowanie podatna oprawa
RODZAJE OBC ZMIENNYCH:1,2-jednostronnie zmienne3,4-odzerowo tętniące5-obustronnie zmienne niesymetryczne6-ob. Zm symetryczne
Wykres WOHLERA
Obszary wytrzymałości zmęczeniowej
Zk-przy małej liczbie cykli
Zo-ograniczonej
Zz-nieograniczonej
PRZEBIEGI ZMĘCZENIOWE:
Wykres SMITHA(dla punktu załamania na krzywej WOHLERA)
Jeżeli przy wzroście obc stos amplitudy będzie stały to wartość wytrzymałości zmęczeniowej określa punkt K1;zmęczeniowy wsp bezpieczeństwa X2=
Jeżeli przy wzroście obc naprężenie średnie cyklu pozostaje stałe to wytrzym zmęczeniową określa punkt Kz
Czynniki wpływające na wytrzy zmęczeniową:
Pod pojęciem karbu należy rozumieć nieciągłości poprzecznych przekrojów lub zmiany krzywizn powierzchni ograniczających przedmiot. Rozkład naprężeń w obszarze karbu zależy od geometrii karbu związanej z wymiarami przedmiotu. Charakterystykę zmęczeniową karbu ujmujemy we współczynniku karbu . zależy on od stos promienia krzywizny dna karbu do promienia lub połowy szerokości przedmiotu R w elementach płaskich w płaszczyznie karbu oraz od stos promienia (połowy szerokości)elementu R w miejscu nieosłabionym karbem do promienia R
Zd-wytrzymałość zmęczeniowa próbki o średnicy d
Z-wytrzymałość próbki o średnicy 7-10mm
BLICZENIA ZMĘCZENIOWE PRZY OBC ZŁOŻONYCH
Przy jednoczesnym występowaniu naprężeń różnego rodzaju składamy je przy zastosowaniu odpowiedniej hipotezy. Naprężenia zastępcze dla obc zmiennych niesymetrycznych obliczamy tak samo jak dla obc stałych
a)przy przewadze naprężeń normalnych
b)
rozwijając te zależności można dowieść że naprężenie
zalecenia konstrukcyjne mające na celu zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej :
1)należy dążyć do możliwie łagodnego kształtowania przejść ,stosując stożki zamiast odsadzeń 20 jeżeli łukowe odsadzenie jest konieczne stos możliwie duży promień przejścia
3)działanie karbu można osłabić stosując karby odciążające 4)należy dążyć do wyrównania wsp bezp w różnych przekrojach co prowadzi do uzyskania produktu o min masie 5)gładkość pow jest czynnikiem wpływającym na wytrzymałość 6)metalowe powłoki ochronne o małej wytrzymałości mogą być zaczątkiem pęknięcia zmęczeniowego7)zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej można uzyskać przez wytworzenie na pow elementu odpowiednich napięć wstępnych
WAŁY I OSIE:Jeżeli jest przenoszony mom skręcający to jet to wał jeżeli nie to oś
ETAPY PROJEKTOWANIA WAŁÓW:1)proj wstępne-polega na ukształtowaniu wału na podst przeprowadzonych obl wytrz i zadanych dyspozycji wymiarowych2)obl sprawdzające
a)sprawdzenie sztywności –strzałki i kąta ugięciab)obl dynamiczne _spr prędkości krytycznej drgań i trezonansów c)obl zmęczeniowe(rzecz wsp bezp)3)ostateczne kształtowanie wału-mat:St3-St5-gdy o kształcie wału decyduje sztywność 35-45-gdy wał przenosi duże obc i wskazane jest pow utwardzenie czopu
w większości przypadków występują 2 naprężenia co wymaga zast hipotezy. Składamy jedynie te naprężenia które odznaczają się jednością miejsca i czasu
przy przewadze
przy skła daniu najpierw redukuje my naprężenia styczne jed no stronnie zmienne do napręzeń normalnych jednostronnie zmiennych a potem te do naprężeń obustronnie zmiennych
przy przewadze normalnych...
dawiddd93