1

1. Obcienia i stany kryterialne konstrukcji. Rodzaje obcie: Podzia ze wzgldu na sposb dziaania si na rozpatrywany przedmiot: rozciganie; ciskanie; cinanie; zginanie, skrcanie. Obcienia te mog wystpowa razem bd osobno. Podzia ze wzgldu na charakter obcienia (zmienno si i momentw w czasie): statyczne (stae); zmienne. Kryteria: Kryterium wytrzymaoci przy obcieniach statycznych: Nie dopuszcza si do odksztace trwaych, mae odksztacenia mog by dozwolone: obl=ndop=k(R/x), gdzie: obl naprenia obliczeniowe, n nominalne, k dopuszczalne, R graniczne, wspczynnik wielkoci przedmiotu, x wspczynnik bezpieczestwa. Weryfikacji podlega przekrj o najmniejszych wymiarach. Kryterium wytrzymaoci przy obcieniach zmiennych: Obliczenia przyblione. W elementach ognisko jest zwykle w najwikszym spitrzeniu napre , tam gdzie wystpuje efekt karbu.10. Dziaanie karbu spitrzenie napre, obliczanie spitrzonego naprenia. W miejscach zmiany ksztatu lub wymiarw obcionych elementw nastpuje zmiana rozkadu napre naprenia ulegaj spitrzeniu i mog by znacznie wiksze od nominalnego obliczonego. Mwimy wtedy o dziaaniu karbu. Przez pojcie karbu naley rozumie kad niecigo elementu powodujc zmian ksztatu wewntrz przekroju. Dziaanie karbu mona przedstawi jako miejscowe zagszczenie linii si, a wic trajektorii punktw przekazujcych obcienie elementarnym czstkom materiau, w prcie rozciganym, zginanym i skrcanym. Std nastpuj spitrzenia napre, osigaj one najwiksz warto (Tmax) na dnie karbu w prcie z materiau doskonale sprystego. Przy braku dziaania karbu naprenia nominalne w przekroju wynosz n=P/Ak lub n=Mg/Wx. Stosunek wartoci napre max i n jest miar spitrzenia napre wyraon przez wspczynnik ksztatu lub teoretyczny wspczynnik spitrzenia napre k=max/n. Max. naprenia w miejscu karbu max=n, wspczynnik spitrzenia napre. Opis ostroci karbu: b/B, /B, gdzie: b odlego dwch karbw, B wymiar nominalny pytki, promie krzywizny karbu: =k+p-1 jeeli p zostao osignite przez obrbk ciepln wtedy: =kp gdy karbw jest wiele: k=(i=1,n)ki+1-n; =z/zkp=[1+k(k-1)]k12. Wspczynniki: ksztatu k, dziaania karbu k, stanu powierzchni p, wraliwoci materiau k, spitrzenia napre . Wspczynnik ksztatu k=max/n, gdzie: max wyznaczone dowiadczalnie naprenia max. zwizane ze zmian ksztatu, n naprenia normalne ze wzorw; Wspczynnik dziaania karbu k=z/zk wskazuje ile razy wytrzymao zmczeniowa z prbki gadkiej bez karbu jest wiksza od wytrzymaoci zmczeniowej zk prbki z karbem; zaley od materiau prbki; Wspczynnik wraliwoci materiau k=(k-1)/(k-1); Wspczynnik stanu powierzchni p=z/zp zaley od materiau, rodzaju obcienia, chropowatoci powierzchni, gdzie: z wytrzymao zmczeniowa prbki gadkiej, zk wytrzymao zmczeniowa prbki o danym stanie powierzchni; Wspczynnik spitrzenia napre =z/zkp=[1+k(k-1)]k wskazuje na ilociow zmian wytrzymaoci zmczeniowej spowodowan spitrzeniem napre.

13. Karby wielokrotne, sumowanie dziaania karbw. Karby wystpujce obok siebie nazywamy karbami wielokrotnymi. Wypadkowe dziaanie karbw moe by agodzce spitrzenie napre lub silniejsze w porwnaniu z dziaaniem karbw pojedynczych. Mwimy odpowiednio o karbach odciajcych i przeciajcych. Karby wielokrotne dzieli si zwykle na szeregowe i rwnolege, zalene gwnie od ich pooenia wzgldem osi obcienia (wzdu osi szeregowe, w poprzek rwnolege). Karby szeregowe i rwnolege tworz pola karbw, jak np.: ciany sitowe, czy wielokrotne i rnie usytuowane otwory. Wpyw takich karbw musi by uwzgldniony w obliczeniach przez odpowiedni warto wypadkowego wspczynnika ksztatu. Okrelaj j wartoci poszczeglnych wspczynnikw ksztatu k. Dla wspdziaajcych n karbw mamy wzr: k(i=1,n)k-n+1. Obliczenia wspczynnikw t przeprowadza si tak jakby dziaay wycznie karby pojedyncze w elementach (przy pominiciu obszarw zwizanych z innymi karbami). Rwnie wspczynnik dziaania karbu k, przy uwzgldnieniu n karbw, mona wyrazi nastpujco k(i=1,n)k-n+1. Uwzgldnienie to powinno by przeprowadzone z duym wyczuciem aeby niepotrzebnie nie podwysza wartoci k w przypadku np. karbw od siebie oddalonych, nie mwic ju o moliwoci dziaania karbu odciajcego.

14. Karby odciajce. Karby odciajce s zazwyczaj karbami szeregowymi, a wic agodzcymi dziaanie karbw pojedynczych. Przykadem odciajcych karbw szeregowych jest gwint na rubie. Osaniajce dziaanie karbw wielokrotnych wykorzystuje si np. do osabienia dziaania pojedynczego ostrego karbu A, przez wykonanie w jego ssiedztwie dodatkowych karbw tpych B i C (najlepiej przez wygniatanie). Przy okazji warto wiedzie, e wywiercenie otworu o odpowiedniej rednicy w prcie zginanym si skupion (otwr na linii dziaania obcienia) powoduje odciajce dziaanie przekroju niebezpiecznego. RYSUNEK

15. Wpyw stanu powierzchni elementu na wytrzymao zmczeniow. Kady rodzaj i sposb obrbki powierzchni wpywa na wytrzymao zmczeniow. Wpyw ten kojarzy si np. w przypadku obrbki skrawaniem z chropowatoci (wzgldn gadkoci) powierzchni. lady po obrbce tworz karby powierzchniowe, ktre mona porwnywa do wielokrotnych mikrokarbw. Na wielko i rozkad napre, a take na wasnoci warstwy wierzchniej wpywa ukad napre wasnych, wywoanych skutkami procesu obrbczego.

16. Wpyw napre wasnych (zgniot, obrbka cieplna) na wytrzymao zmczeniow. Zgniot (umacnianie) warstw powierzchniowych, uzyskuje si za pomoc rnych zabiegw mechanicznych, jak: kulkowanie, waeczkowanie, krkowanie, motkowanie. Zabiegi te istotnie polepszaj wytrzymao zmczeniow, zwaszcza elementw z rnymi karbami. Fakt ten czy si gwnie z korzystnym ukadem wasnych napre ciskajcych w umocnionej warstwie. Obrbka cieplna, hartowanie pytkie pomieniowe lub indukcyjne powikszaj wytrzymao zmczeniow. Jeszcze wydatniej zaznacza si wpyw nawglania, hartowania i azotowania. Zabiegi te zmniejszaj wraliwo materiau na dziaanie karbu prawie do zera i znacznie poprawiaj wytrzymao zmczeniow W przypadku nawglania i hartowania istnieje optymalna grubo warstwy utwardzonej, przy ktrej uzyskuje si najwikszy wzrost wytrzymao zmczeniowej.

17. Wykres Whlera wytrzymao zmczeniowa okresowa i granica zmczenia. Wytrzymao zmczeniowa okresowa Zn jest to graniczne naprenie, przy ktrym przekrj ulega zniszczeniu po okrelonej liczbie cykli obcienia; Zg granica zmczenia, czyli najwiksza amplituda naprenia przy ktrej prbki nie ulegn uszkodzeniu w cigu liczby cykli rwnej Ng.

18. Wytrzymao zmczeniowa prbki i elementu maszynowego. Wytrzymao zmczeniow wyznacza si na okrelonej liczbie prbek wzorcowych obcionych rnymi wartociami a do zniszczenia przy liczbie cykli Nc lub do czasu przekroczenia Ng. Otrzymane punkty nanosi si na krzyw N- zwan krzyw Whlera. Najmniejsza liczba prbek do okrelenia wytrzymaoci zmczeniowej wynosi 10. W badaniach elementw maszyn minimalna liczba prbek wynosi 6. Co najmniej dwie prbki nie powinny ulec zniszczeniu w cigu Ng cykli przy napreniu rwnym granicy zmczenia lub o 5% wyszym.

19. Pojcie wspczynnikw bezpieczestwa x i . Rzeczywisty wspczynnik bezpieczestwa stosunek max. naprenia granicznego dla prbki do max. naprenia spitrzonego w elemencie, okrelonego przez cykl roboczy, =(Z)/obl=Z/(1/((obl)x, gdzie: (1/((obl) max. naprenie spitrzajce, x=1,31,5 przy cisym obliczaniu na podstawie danych dowiadczalnych i wynikw pomiarw napre w ukadzie, x=1,51,7 przy zwykej dokadnoci oblicze, bez moliwoci dowiadczalnej kontroli obcie i napre, x=1,72,0 dla elementw o wikszych wymiarach, dla ktrych nie dysponujemy moliwociami bada wytrzymaociowych w postaci naturalnej, przy rednim poziomie technicznym, x=22,5 przy orientacyjnym okrelaniu obcie i napre. Dla =0 =Z0/na /??/ x=/ /??/

20. Wyznaczenie napre dopuszczalnych przy obcieniach staych. Majc odpowiednie dane dot. granic wytrzymaoci, np.: Re, Rm, moemy wyznaczy wartoci napre dopuszczalnych przy danych rodzajach napre. Naprenia te oznaczamy symbolem k. Przy obcieniach staych warto napre dopuszczalnych obliczamy z reguy wg granicy plastycznoci Re, dzielc jej warto przez wspczynnik bezpieczestwa xRe odniesiony do Re: k=Re/xRe; W przypadku gdy warto Re jest trudna do ustalenia, wyznaczamy warto napre dopuszczalnych wedug wytrzymaoci doranej, dzielc przez wspczynnik bezpieczestwa xR w odniesieniu do Rm: K=Rm/xR. Nieco odmiennie ustalamy wartoci napre dopuszczalnych przy zginaniu, skrcaniu, cinaniu dla eliwa szarego, odpowiednio: kg=kr; ks=kr; kt=kr, gdzie: =0,70,8, a wspczynniki ( i ( zale od ksztatu przekroju czci i jakoci powierzchni.

Klasyfikacja pocze maszynowychPoczenia dzielimy na spoczynkowe (brak wzgldnego przemieszczenia elementu pod obcieniem) i ruchome. Poczenia spoczynkowe znajduj zastosowanie w: czeniu blach w celu powikszenia ich wymiarw czeniu elementw walcowych, kutych, toczonych, odlewanych dla uzyskania wikszych ustrojw, ktrych nie mona wykona jednorodnie ze wzgldu na ograniczenia technologiczne, transportowe itp. czeniu osi waw, prtw, rur, trzonw i opraw w celu ich przeduenia. czone elementy nazywamy elementami gwnymi, a elementy czce cznikami. Poczenia spoczynkowe: nierozczne: spojeniowe (bezporednie: spawane, zgrzewane, lutowane, klejone, wulkanizowane) plastyczne (porednie: nitowe; bezporednie: walcowane) spryste (porednie: piercieniowe, kotwicowe; bezporednie: wciskowe) rozczne: spryste (porednie: rubowe, klinowe) ksztatowe (porednie: rubowe, wpustowe, kokowe, sworzniowe, klinowe; bezporednie: wypustowe, wieloboczne, gwintowe).

POCZENIA SPAWANEZalety: atwo ksztatowania przestrzeni konstrukcyjnej ekonomiczne uzasadnienie w przypadku produkcji jednostkowej atwo i ekonomiczno stosowania spawania w przypadku ustrojw wielkogabarytowych czsto jedyna moliwo naprawy lub regeneracji czci lub zespow dua trwao. Wady: stosunkowo niska wytrzymao przy obcieniach zmiennych wysokie wymagania odnonie do kwalifikacji spawaczy, zwaszcza przy wykonywaniu spoin duej klasy wystpowanie odksztace spawalniczych powane zagroenia w zakresie BHP.

Czynniki wpywajce na spitrzenie napre w spoinie: konstrukcyjne spitrzenie napre wywoane wystpowaniem karbw (niecigoci ksztatu), wzw spawalniczych oraz wpywem sztywnoci elementw spawanych. Ksztat zcza spawanego i rodzaj spoiny maj decydujcy wpyw na rozkad napre. Tylko dla spoin czoowych X i V mona zaoy rwnomierny ich rozkad. Warunki konstrukcyjne wpywajce na rzeczywisty rozkad napre podlegaj bezporedniej dziaalnoci konstruktora i powinny by przedmiotem optymalizacji. technologiczne procesy termiczne towarzyszce ksztatowaniu zcza spawanego wywouj powstawanie tzw. napre spawalniczych lub napre wasnych. Sumuj si one z napreniami roboczymi pod wpywem obcienia. Przeciwdziaanie polega na odpowiedniej technologii spawania, a take obrbce cieplnej (wyarzanie odprajce) elementw spawanych. struktura zcza i wady wykonania procesy metalurgiczne topnienia i krzepnicia spoiny wywouj szereg przemian strukturalnych w spoinie i w materiale rodzimym. Przemiany strukturalne mog by przyczyn powstawania mikronapre, w wyniku ktrych mog powsta szczeliny i mikropknicia bdce mikrokarbami. Wykonaniu spoiny wszystkimi znanymi metodami towarzyszy zawsze moliwo wystpienia wad zewntrznych lub wewntrznych.

Modele obliczeniowe:Spoiny pachwinowe (ktowe). Obliczanie napre nominalnych: do wyznaczenia przekroju i wskanika spoiny przyjmuje si wysoko trjkta spoiny, oblicza si zawsze na cinanie bez wzgldu na charakter obcie, naprenia zastpcze wyznacza si sumujc geometrycznie naprenia skadowe, materia spoiny traktuje si jako izotropowy podlegajcy prawu Hookea przyjmujc, e naprenia s proporcjonalne do hipotetycznych odksztace.

Dla wyznaczenia powierzchni spoiny przyjmuje si wysoko trjkta spoiny a, natomiast dla wyznaczenia wskanikw spoiny dokonuje si hipotetycznego obrotu paszczyzny wyznaczonej przez wysoko trjkta spoiny do paszczyzny zcza.

, gdzie: ;;

Spoiny czoowe. Obliczanie napre nominalnych: naprenia normalne skada si ze stycznymi stosujc hipotez Hubera. materia spoiny traktuje si jako izotropowy podlegajcy prawu Hookea przyjmujc, e naprenia s proporcjonalne do hipotetycznych odksztace.

, gdzie: ;;;

Naprenia dopuszczalne:k=zz0k dla obcie statycznych,

k=zzakz dla obcie zmiennych,

gdzie:

k naprenia dopuszczalne dla spoiny,

z wspczynnik jakoci spoiny (z=0.5 dla spoin normalnych, z=1 dla spoin mocnych),

z0 wspczynnik rodzaju obcienia i ksztatu spoiny dla obcie staych,

Rodzaj spoinyRodzaj obcieniaz0

czoowarozciganie0,75

ciskanie0,85

zginanie0,80

cinanie0,65

pachwinowawszystkie0,65

za=1/ wspczynnik rodzaju obcienia i ksztatu spoiny dla obcie zmiennych (warto okrela si dla konkretnej liczby (=m/a),

k=Re/x normalne naprenia dopuszczalne materiau spawanego,

kz=Zr/x normalne naprenia dopuszczalne materiau spawanego dla danego cyklu obcienia,

Zr trwaa wytrzymao zmczeniowa przy rozrywaniu,

x wspczynnik bezpieczestwa (23).

Ksztatowanie pocze spawanychRacjonalne ksztatowanie pocze spawanych sprowadza si do zastosowania 3 zasad: optymalizacji stanu obcie optymalizacji stanu napre optymalizacji procesw technologicznych. Warto uytkowa poczenia spawanego zaley od doboru spawanych materiaw oraz jakoci wykonania spoiny i jej wykoczenia.

Zasada optymalizacji stanu obcie:

Sia zewntrzna Q jest rwnowaona przez siy P1 i P2 w spoinach. Siy te s proporcjonalne do dugoci spoin l1 i l2. Zachowujc warunek statycznej rwnowagi momentw od si w spoinach wzgldem rodka cikoci ksztatownika eliminuje si dodatkowy moment skrcajcy. Q=P1+P2 ; F1+F2=Fmin ; F1e1=F2e2 ( l1ae1=l2ae2Zasada optymalizacji stanu napre:Sprowadza si ona do eliminacji spitrzenia napre wynikajcego z warunkw konstrukcyjnych i technologicznych. spoina czoowa jest lepsza od pachwinowej, zcze doczoowe jest lepsze od innego rodzaju zcza, spoin jako rdo spitrzenia napre naley sytuowa poza obszarami spitrzenia napre wynikajcymi z geometrii lub sztywnoci czonych elementw, naley unika wzw o znacznej iloci spoin, naley minimalizowa efekt odksztace termicznych (zamiast spoiny cigej przerywana).

39. Model obliczeniowy poczenia obcionego momentem w paszczynie styku elementw gwnych o cznikach dziaajcych na zasadzie si spjnoci. Zakadamy, e obcienia przypadajce na poszczeglne ruby QTi s proporcjonalne do odlegoci ich rodkw od rodka cikoci wszystkich ich przekrojw i prostopade do promieni czcych te rodki QTi/ri= QT max/rmax=const. Moment skrcajcy Ms rwnowaymy sum momentw si QTi wzgldem rodka cikoci Ms=((od i) QTiri= QT max/rmax((od i) ri2 skd QT max=(Msrmax)/( ((od i) ri2). Najbardziej obciona jest ruba najdalej pooona od rodka cikoci. Obliczamy j na cinanie i nacisk powierzchniowy si QT max. Wzory obliczeniowe: (= QT/((d2/4))(kt, gdzie kt - dopuszczalne naprenie tnce; p= QT/gd(pdop, gdzie g - grubo cianki obcionego elementu, d - rednica otworu w miejscu pasowania ruby, pdop - dopuszczalny nacisk powierzchniowy RYSUNEK

46. Obliczanie pocze rubowych ruchowych. Obliczanie zcza ruchowego polega najczciej na wyznaczeniu powierzchni czynnej jednego zwoju, przy zaoonej liczbie zwojw w nakrtce z i rwnomiernym rozkadzie naciskw. Konieczna powierzchnia jednego zwoju: Fzw=p/(zpdop) , gdzie p- sia obciajca zcze, pdop - nacisk dopuszczalny, z - liczba zwojw w nakrtce (6-10). Powierzchnia zwoju dla okrelonego gwintu: Fzw((dptn, gdzie dp - rednica podziaowa, tn - gboko czynna gwintu. Gdy zcze ruchowe ma by samohamowne: (>(, (=arctg(=arctg((/cos((/2)); Naley te sprawdzi wytrzymao na zredukowane naprenia normalne i styczne wynikajce z siy P (rozciganie lub ciskanie) i koniecznego momentu skrcajcego Ms=M1 potrzebnego do pokrcenia rub (nakrtk): (r,c=4P/((dr2), (s=M1/(0.2dr3)=(0.5dpPtg((+())/(0.2dr3), oraz musi zachodzi (z=(((r,c2+3(s2)(kr, Dla rub o duej smukoci naley sprawdzi wyliczon rednic na wyboczenie

POCZENIA WAU Z PIASTKlasyfikacja pocze czop-piasta: ksztatowe, w ktrych zachodzi rwnowaenie przenoszonego obcienia siami spjnoci cznikw wicych elementy gwne zcza (poczenie wpustowe, wielowypustowe, wieloboczne) ksztatowo-cierne, w ktrych zachodzi rwnowaenie przenoszonego obcienia siami cznikw (ksztatowo) oraz siami tarcia powstajcymi na powierzchni styku elementw zcza w wyniku napicia wstpnego (kliny wzdune paskie, wpuszczane, styczne) cierne, w ktrych naciski na powierzchni styku spowodowane odksztaceniami sprystymi elementw zcza s rdem si tarcia rwnowacych obcienie (poczenie cierne cylindryczne i stokowe, poczenia z porednimi piercieniami zaciskowymi).

Poczenia ksztatowe poczenia wpustowe - wpusty s pasowane na zasadzie staego waka: N9/h9 w poczeniu spoczynkowym i F9/h9 w przesuwnym. Ksztat oraz wymiary przekroju poprzecznego wpustu s znormalizowane. Dla danej rednicy czopa dobiera si z normy wymiary poprzeczne (b,h), a dugo wylicza si z zalenoci [l04Ms/(dhpdop)] i [l02Ms/(dbkt)], wybierajc warto wiksz. Dla wpustw czenkowych, ktre s cakowicie znormalizowane sprawdza si czy obliczeniowe naprenia tnce [obl=2Ms/(dbl0)kt] oraz obliczeniowe naciski powierzchniowe [pobl=2Ms/(dtl0)pdop] nie przekraczaj wartoci dopuszczalnych. Dugo l01.5d.

Siy dziaajce na czop i piast:

Ms = Pe (P0,5d gdzie: P wypadkowa naciskw jednostkowych, kt tarcia.

Warunki wytrzymaociowe:

- ze wzgldu na naciski powierzchniowe:

;(p)

(c)

- ze wzgldu na cinanie:

;(p i c)

gdzie: d rednica czopa, l0 dugo obliczeniowa wpustu, h wysoko wpustu, b szeroko wpustu, (t wysoko wpustu czenkowego tkwica w piacie, F1 powierzchnia styku wpustu z czopem, F2 powierzchnia wpustu podlegajca cinaniu, (p) wpust pryzmatyczny, (c) wpust czenkowy.

poczenia wielowypustowe (proste, ewolwentowe, trjktne). W obliczeniach wytrzymaociowych wau zwykle nie uwzgldnia si obecnoci wielowypustu w rozpatrywanym przekroju, przyjmujc wewntrzn rednic wielowypustu jako rednic czynn wau. W obliczeniach sztywnociowych trzeba tak obecno uwzgldni. Ksztat oraz wymiary przekroju poprzecznego wielowypustu s znormalizowane. Obliczenia wytrzymaociowe polegaj na sprawdzeniu naciskw powierzchniowych.

;

gdzie: P sia obwodowa obliczona z przenoszonego najwikszego momentu Ms, z liczba wypustw, Dsr rednia rednica poczenia, h wysoko rzutu bocznej powierzchni wypustu na paszczyzn przechodzc przez o zcza prostopad do kierunku siy P. Z powodu bdw wykonawczych obcienie przenosi nie wicej ni 75% wypustw.

poczenia wieloboczne ksztat oraz wymiary przekroju poprzecznego poczenia czworobocznego oraz trjbocznego s znormalizowane. Dla czworobocznego zaleca si przyjmowa szeroko boku b0=0,75d. Po przyjciu wymiarw obliczenia sprowadzaj si do wyznaczenia minimalnej dugoci l0 poczenia ze wzgldu na naciski powierzchniowe (dla zadanej wartoci momentu Ms)

czworoboczne ze wzgldu na trudnoci w dokadnym wykonaniu zcza przyjmuje si, e w pracy bierze udzia tylko jedna para bokw. Ponadto zaoono, e w przekroju poprzecznym istnieje trjktny i rwnomierny w kierunku osiowym rozkad naciskw.

;

Obliczenia wytrzymaociowe maj charakter porwnawczy, gdzie wskanikiem s obliczeniowe naciski powierzchniowe: (

W przypadku bardzo dokadnie wykonanego zcza czworobocznego (z wykasowanymi luzami) mona uzna, e obcienie rozkada si rwnomiernie na wszystkie boki [Ms=1/3b02l0pdop].

trjboczne jest take sprawdzane ze wzgldu na naciski powierzchniowe

,

gdzie: m wysoko trjkta, e=1/4(d2-d1)

Poczenia ksztatowo cierne klin wzduny wklsy w przypadku gdy dk/2=d/2, rozkad naciskw na powierzchni styku klina z czopem jest prawie rwnomierny. W praktyce klin o tych samych wymiarach jest uywany do okrelonego zakresu rednic czopw za jego promie dk/2 odpowiada najmniejszej z nich. Uyty do czopa o wikszej rednicy d przylega tylko brzegami dajc nierwnomierny rozkad naciskw.

MsMT=N2r=Nd

klin wzduny wpuszczany rozkad naciskw na paskiej powierzchni styku klina z czopem jest rwnomierny, natomiast naciski promieniowe na powierzchni styku czopa z piast s zmienne na dugoci kta opasania.

MsMT=Pe

klin styczny uywany do przenoszenia duych, kierunkowo zmiennych momentw skrcajcych.

Ms(P1(P2)d/2+Nd/2sin ; MsP1d/2

Obliczenia wytrzymaociowe pocze z klinami wzdunymi wpuszczanymi i stycznymi ograniczaj si do sprawdzenia naciskw powierzchniowych z warunku: pobl=P1/(l0t)pdop, gdzie P1=2Ms.d sia obwodowa na powierzchni bardziej obcionego klina, l0 dugo poczenia, t gboko rowka w piacie.

Poczenia czopowe cierneZalety: dua nono w warunkach obcie statycznych i zmiennych bardzo dobre rodkowanie piasty na czopie brak koniecznoci ustalenia poosiowego piasty atwo wykonania oraz prostota elementw zcza Wady: due naprenia montaowe osabienie zmczeniowe czopa wraliwo na dziaanie siy odrodkowej oraz zmiany temperatury trudnoci w demontau w przypadku pocze bezporednich cylindrycznych.

Zadanie jebanej LamyZaoenia: czop i tuleja maj niezmienny ksztat piercieniowy rozkad naciskw na powierzchni styku jest stay i rwnomierny odksztacenia maj charakter sprysty pomija si naprenia wzdune (dwuosiowy stan napre)

Rozkad napre: T naprenia obwodowe, R naprenia promieniowe.

61. Gwne funkcje elementw podatnych w budowie maszyn. wywieranie okrelonej siy z moliwoci jej regulacji i pomiaru np. pytkowe sprzga bezpieczestwa; akumulowanie energii i wykonywanie okrelonej pracy mechanicznej mechanizmy zegarowe, napd zabawek mechanicznych, podajniki (np. pociskw w broni palnej), mechanizmy powrotne; minimalizacja obcie udarowych i okresowo zmiennych (resory, sprzga podatne skrtnie, ksztatki i podkadki gumowe izolujce wzajemnie drgajce podzespoy, zderzaki wagonw kolejowych).

62. Wielkoci charakteryzujce elementy podatne sztywno, tumienie, odpowiednie wspczynniki i charakterystyki.

Sztywno: Def.: Sztywno to pochodna obcienia wzgldem odksztacenia wywoanego tym odksztaceniem: c=dP/df lub c=dM/d.

Charakterystyki: S to wykresy odksztace w funkcji obcie: P(f) lub M(). Charakterystyki swobodne (bez tumienia): prosta elementy wykonane ze stali (stay modu sprystoci); progresywna elementy z gumy lub specjalnie skonstruowane spryste czniki stalowe; degresywna jak progresywna. RYS 2. Element moe by wstpnie napity (charakterystyka jest przesunita o Pw do gry) lub poczony z pewnymi luzami (przesunita w prawo o warto luzu fw). RYS 3.

Tumienie: Wszystkie elementy podatne gumowe i niektre metalowe o specjalnej konstrukcji posiadaj znaczn zdolno o rozpraszania energii odksztacenia poprzez zamian jej na ciepo (dua powierzchnia ptli histerezy odksztaceniowej). Zamiana tej energii na ciepo moe odbywa si wskutek tarcia: wewntrznego w tworzywie cznika (guma, ciecz) siy tarcia wewntrznego Tw uwaa si na og za proporcjonalne do prdkoci, z jak nastpuje odksztacenie: Tw~ddf/dt, gdzie d wymiarowy wspczynnik tumienia; zewntrznego (np. resor wielopirowy) siy tarcia zewntrznego Tz przyjmuje si za proporcjonalne do obcienia, a gdy c=const, za proporcjonalne do odksztacenia: Tz~df. RYS 4. Miar zdolnoci elementu do tumienia drga jest bezwymiarowy wspczynnik tumienia drga: =Ap/Ao, gdzie: Ap powierzchnia ptli histerezy, Ao praca odksztacenia. RYS. 6. W przypadku drga swobodnych (powstajcych w wyniku jednorazowego wymuszenia) miar zdolnoci tumicych jest logarytmiczny dekrement tumienia drga: =ln(fan/fan+1) lub T=ln(fan/fan+2), gdzie: fan, fan+1 i fan+2 bezwzgldne wartoci kolejnych amplitud swobodnych drga tumionych. RYS 7. Gdy warto dekrementu nie zmienia si w czasie, to: T=2. Dla liniowej charakterystyki (c=const) i staego dekrementu: =4.63. Zastosowanie elementw podatnych do minimalizowania skutkw obcie udarowych i okresowo zmiennych. Obcienia udarowe to krtkotrwae impulsy siy lub momentu powstajce w chwili zetknicia si (zderzenia) dwu cia bdcych w ruchu wzgldem siebie. Ich energia kinetyczna zostaje w czasie zderzenia zamieniona na energi odksztacenia i ew. na ciepo przy odksztaceniu nie doskonale sprystym. Celem zmniejszenia obcie w ukadach poddanych wymuszeniu jednostkowemu stosuje si jako czniki elementy podatne, przejmujce energi kinetyczn mas i zmniejszajce sztywno ukadu. Konieczne w ukadzie due tumienie (istotne, gdy zachodzi obawa, e uk. bdzie pracowa w obszarze rezonansowym, co moe by nie do uniknicia jeli ukad pracuje ze zmienn prdkoci robocz) uzyskuje si najczciej przy jednoczesnym zastosowaniu stalowych elementw podatnych (dua trwao i wytrzymao) z rwnolegle lub szeregowo podczonymi tumikami cieczowymi (amortyzatorami). Gdy due tumienie nie jest konieczne, stosuje si elementy podatne z tarciem zewntrznym, np. resory pirowe. Gumowe elementy podatne, w ktrych tumienie wynika z istnienia tarcia wewntrznego, maj ksztaty proste i nieskomplikowane (podkadki, tulejki) stosuje si je jako elementy izolujce wzajemnie drgajce podzespoy. Elementy podatne s te stosowane w sprzgach podatnych skrtnie. W przypadku nieprawidowego dobrania sztywnoci elementu podatnego ukad moe znale si w obszarze rezonansu. Przy prawidowym doborze ukad powinien pracowa w obszarze ponadkrytycznym (ponadrezonansowym).65. Sprzga mechaniczne definicja, podstawowe funkcje w ukadzie napdowym maszyn. Def.: Sprzgo to urzdzenie do czenia ze sob dwch waw celem przeniesienia momentu skrcajcego bez zmiany jego wartoci i kierunku. W oglnym przypadku skada si z: czonu czynnego osadzonego na wale napdzajcym; czonu biernego osadzonego na wale napdzanym; cznika (jest to cz, kilka czci lub czynnik przekazujcy moment skrcajcy z czonu czynnego na bierny). Funkcje: czenie waw o osiach lecych na wsplnej prostej lub nie lecych na wsplnej prostej bd to w wyniku niewsposiowoci niezamierzonej (wynikajcej z bdw montau i wykonania lub odksztace w trakcie pracy), bd zamierzonej (ze wzgldw konstrukcyjnych lub sytuacyjnych); minimalizacja amplitudy zmiennego momentu skrcajcego przenoszonego przez ukad; okresowe czenie i rozczanie wposiowych waw w spoczynku lub w ruchu; ograniczanie momentu skrcajcego w ukadzie do okrelonej wartoci (sprzga rozruchowe i bezpieczestwa); przenoszenie momentu skrcajcego tylko w jednym kierunku; spenianie wicej ni jednej z powyszych funkcji.

66. Obcienie sprzga w czasie rozruchu czas rozruchu zespou napdowego. Obcienie: Zakadamy du sztywno skrtn ukadu i pomijamy moment bezwadnoci wau. Obcienie sprzga niepodatnego skrtnie momentem Ms wynosi: Ms=2+M2, przy czym przyspieszenie ktowe wynosi: =(Mr-M2)/(1+2), zatem podstawiajc i przeksztacajc mamy: Ms=M2[(Mr/M2-1)2/(1+2)+1], gdzie (Mr/M2-1)2/(1+2)+1=K, co daje: Ms=KM2. Jeli przy rozruchu nie wystpuje obcienie maszyny roboczej M2=0, wtedy: Ms=Mr2/(1+2). Pozostae oznaczenia: Mr stay moment dziaajcy na wirnik silnika przy rozruchu, M2 stay moment oporowy maszyny roboczej w czasie rozruchu, Ms moment obciajcy sprzgo, 1 moment bezwadnoci wirnika silnika, 2 moment bezwadnoci wirnika maszyny roboczej, K wspczynnik przecienia. Czas rozruchu: tr=1/1=1/M(1+2)=1/(Mr-M2)(1+2). Gdy way silnika i maszyny roboczej poczone s sprzgem rozruchowym czcym je dopiero po uzyskaniu przez silnik nominalnej prdkoci obrotowej

67. Rozruch ukadu napdowego z zastosowaniem sprzga ciernego.

Na przypieszenie bezwadnych mas zwizanych z waem napdzanym idzie tylko rnica: MR=MT-M2, po osigniciu jednakowych prdkoci ktowych: 1=2=0, dalsze przypieszanie a do osignicia prdkoci 2=1 odbywa si bez polizgu na powierzchniach ciernych. zaoenia MR=const, M2=const 1=2=const, wwczas przypieszenie ktowe wynosi =(MR/2)(1/s2), gdzie 2-jest momentem bezwadnoci ruchomych mas ukadu napdzanego, sprowadzonych do osi sprzga. Czas potrzebny do zrwnania si prdkoci ktowych obydwu powek sprzga: tw=0/= 20s/MR; Praca oddana przez ukad napdowy w okresie rozruchu LRMT0tw=MT 202/MR; Energia kinetyczna ukadu napdzanego nabyta w okresie rozruchu LK=0.5 202; Praca zuyta na pokonanie oporu zewntrznego wau napdzanego L2=M20.50tw=0.5((MT/MR)-1) 202; Praca tarcia zamieniajca si w ciepo LT, to rnica pomidzy prac oddan przez ukad napdowy LR, a uzyskan przez ukad napdzany: LK+L2. LT=0.5(MT/MR) 202=0.5LR; Sprzgo po wczeniu powinno pracowa bez polizgu na powierzchniach ciernych, warunek: MTo=(od i=1 do i=z)ip0iFiRri ;gdzie MTo-moment tarcia spoczynkowego, -wsp. tarcia, p0-nacisk nominalny, F - powierzchnia, Rr- obliczeniowy promie tarcia; "i" - dla przypadku sprzga o i powierzchniach tarcia.

68. Rodzaje sprzgie ciernych: tulejowe z tulej stokow (przenosi due, zmienne momenty); ubkowe moment przenoszony jest czciowo poprzez tarcie, a czciowo ksztatowo poprzez wpusty, umoliwiaj prac ze zmiennym momentem o niezbyt duej amplitudzie; piercieniowe; tarczowe ze rubami lunymi umoliwiaj przenoszenie mocno zmiennych momentw; stokowe; odrodkowe wykorzystuj zaleno siy odrodkowej dziaajcej na jak mas od prdkoci obrotowej, s odmiany: klockowe, rutowe, kulkowe, proszkowe; wielopytkowe (wielotarczowe) cznikami s cienkie okrge pytki cierne, osadzone przesuwnie na przemian w bbnie zamocowanym na wale napdzajcym i na tulei osadzonej na wale napdzanym.

69. Wyznaczanie gwnych wymiarw powierzchni ciernych sprzga. Na przykadzie sprzgie wielopytkowych. Zakada si odpowiednie stosunki wymiarowe, na og: Dr=(Dz+Dw)=(35)d oraz b=(Dz+Dw)=(0,10,3)Dr, gdzie: Dr rednia rednica pytek, Dz i Dw odpowiednio: zewntrzna i wewntrzna rednica pytek, d rednica wau, b szeroko pytek.

70. Bilans cieplny sprzga ciernego. Przy czeniu ruchomego wau napdzajcego z nieruchomym napdzanym, tarcze nalece do czci biernej, czyli maszyny roboczej, nabieraj prdkoci od zera do prdkoci wau napdzajcego. Zanim j osign zachodzi polizg midzy pytkami, co powoduje straty mocy na tarcie, a co za tym idzie wydzielanie ciepa do sprzga, a pniej do otoczenia. Strata mocy na tarcie: NT=MT(1-2), gdzie: MT moment tarcia sprzga cierna, 1 i 2 prdkoci ktowe strony odpowiednio czynnej i biernej. Zmienia si ona w zakresie od NTmax=MT1 do zera, gdy prdkoci czonw wyrwnaj si. Obliczenia: Praca tarcia wynosi: LT=L1-Lk-L2, gdzie: L1=MT1tr praca oddana w czasie rozruchu przez stron czynn (tr czas rozruchu), Lk=122 przyrost energii kinetycznej strony biernej (2 moment bezwadnoci strony biernej), L2=M21tr praca uyteczna wykonana przez stron biern (M2 moment oporowy strony biernej). Czas rozruchu wynosi: tr=1/, gdzie: =(MT-M2)/2=M/2 przyspieszenie strony biernej; std: tr=(12)/M, a co za tym idzie ostatecznie LT=MT/M122=L1. Bilans cieplny: Ze wzgldu na krtki czas rozruchu przyjmujemy, e wydzielone ciepo zmagazynuje si tylko w pytkach, podnoszc ich redni temp. zgodnie z bilansem cieplnym: LT=imcwTr, skd: Tr=2LT/(imcw), gdzie: i liczba pytek sprzga bez okadzin, m=(Dz2-Dw2)g masa jednej pytki (Dz i Dw odpowiednio: zewntrzna i wewntrzna rednica pytki, g grubo pytki, gsto stali), cw ciepo waciwe stali. Warunkiem do spenienia jest: TdopTot+Tr.

71. Moliwe bdy pooenia czonych waw i ich skutki. Bdy wsposiowoci waw: przesunicie osiowe; przesunicie rwnolege; przemieszczenie ktowe. Skutkami bdw wsposiowoci s dodatkowe obcienia: reakcje w oyskach; momenty gnce na waach.

72. Sposoby kompensacji bdw wsposiowoci waw. Aby unikn dodatkowych obcie nie czy si waw sztywnych, niedokadnie wyosiowanych w jedn sztywn gitnie cao, lecz stosuje si sprzga samonastawne (podatne gitnie), ktrych konstrukcja wyklucza powstawanie tych dodatkowych obcie: sprzga Oldhamma (krzyakowe) dobrze kompensuje przesunicia osi (do h0,05d rednicy wau), gorzej ktowe (do 0,5); zbate pojedyncze kompensuje nieosiowo ktow (do 1,5) i przesunicie osiowe, podwjne dodatkowo przesunicie rwnolege, a ktowe do 3; sprzga z elementami gumowymi dopuszczalne nieosiowoci podaj katalogi wytwrcw w zalenoci od wymiarw i budowy sprzga.

73. Sprzga lune kowe i zbate. S to ksztatowe sprzga wczalne do czenia i rozczania waw w spoczynku. W sprzgach tego rodzaju moment przenoszony jest z wau na wa (lub element luno osadzony na wale) z wykorzystaniem si spjnoci wystpw (kw) na czole czonw lub zbw umieszczonych na obwodzie czonw. Wczanie i rozczanie odbywa si przez przesunicie rczne lub np. elektromagnesem jednego z czonw po wale, co powoduje za- lub wyzbienie kw lub zbw. Aby umoliwi wczanie i rozczanie w ruchu w sprzgle zbatym mona zastosowa tzw. synchronizator, ktrym zwykle jest mae sprzgo cierne stokowe, ktre przy przesuwie sprzga zbatego zostaje zaczone nieco wczeniej i wyrwnuje prdkoci obu czonw sprzga.

75. Sprzga rozruchowe. S to sprzga uatwiajce (lub umoliwiajce) rozruch silnika poprzez rozczenie jego wau i wau maszyny roboczej w czasie rozruchu. Jako sprzga rozruchowe, w przypadku silnika spalinowego, stosuje si sterowane z zewntrz: sprzga cierne wczalne w ruchu; sprzga hydrokinetyczne (przy wikszych przenoszonych mocach).

76. Sprzga bezpieczestwa przecieniowe. Ich podstawowym zadaniem jest ochrona elementw ukadu przed nadmiernym wzrostem obcienia momentem skrcajcym, mogcym powsta zarwno po stronie silnika jak i maszyny roboczej. Ich budowa umoliwia samoczynne rozczenie czonw sprzga pod wpywem jego przecienia momentem skrcajcym. Przykady: najprostszym rozwizaniem jest bezpiecznik w postaci koka ulegajcego ciciu po przekroczeniu okrelonego granicznego Ms przyoonego do sprzga; sprzgo ksztatowo-cierne przenoszce Ms za pomoc kulek dociskanych sprynami do czaszowych wgbie, tu po przekroczeniu granicznego Ms nastpuje wyskoczenie kulek z zagbie; kade sprzgo cierne.

77. Sprzga jednokierunkowe przykady rozwiza, zastosowanie. Umoliwiaj przeniesienie Ms tylko w jednym kierunku. W celu sprzenia obu czci sprzga czon czynny musi mie prdko wiksz ni bierny. Zmniejszenie prdkoci czonu czynnego lub zwikszenie biernego spowoduje rozczenie sprzga. Rozwizania: sprzgo zapadkowe z zapadk wewntrzn lub zewntrzn skada si z zapadki i koa zapadkowego; sprzgo posikowe Uhlhorna; jednokierunkowe sprzga cierne rol zapadki przejmuj elementy w ksztacie rolek umieszczonych pomidzy dwoma bieniami, z ktrych jedna jest cylindryczna, a druga krzywoliniowa, tworzca zawajc si przestrze, w ktrej blokuj si rolki w czasie ruchu. Zastosowania: su do podczania silnikw rozruchowych (starterw) do silnikw spalinowych tokowych oraz turbin gazowych po rozpdzeniu silnika do podanej prdkoci obrotowej wyczaj automatycznie startera; umoliwiaj rwnoleg prac silnika spalinowego i turbiny gazowej przy wzrocie obcienia silnika spalinowego zmniejsza si jego prdko obrotowa i wcza si turbina wspomagajca silnik; jednokierunkowe sprzga cierno-ksztatowe su przede wszystkim jako sprzga wolnego biegu (np. w rowerach) oraz w skrzyniach przekadniowych niektrych pojazdw w celu zmniejszenia zuycia paliwa.

78. Sprzga podatne skrtnie charakterystyki, odmiany konstrukcyjne, zastosowanie. S to sprzga minimalizujce amplitud Ms. S szczeglnym rodzajem elementw podatnych majcych za zadanie nie tylko poczenie dwch waw, ale take minimalizacja obcie drganiowych w ukadzie. Funkcj t mog spenia dziki swojej podatnoci na skrcanie obniajcej znacznie sztywno skrtn caego ukadu w porwnaniu z innymi sprzgami. Czony poczone s elastycznym, odksztacalnym cznikiem, umoliwiajcym wzajemny obrt czonw o kt pod wpywem przenoszonego Ms. Podstawow cech sprzgie podatnych skrtnie jest ich sztywno skrtna: c=dMs/d. Ksztat charakterystyki Ms() zaley od konstrukcji sprzga i tworzywa cznika. Charakterystyki: a), b) i d) sprzga podatne skrtnie ze stalowymi cznikami podatnymi; c) z gumowymi cznikami podatnymi. Charakterystyka sprzga: a) swobodna, liniowa powstaje przy liniowej, nietumicej charakterystyce elementu podatnego, jakim jest np. cznik w postaci spryny rubowej, ciskanej midzy wystpami na czonach sprzga; b)

79. Sprzgo hydrokinetyczne zasada dziaania, waciwoci uytkowe, zastosowanie. Jest to sprzgo polizgowe. Przeniesieniu Ms towarzyszy polizg, co powoduje, e pracuj one zawsze ze sprawnoci