1.KONSTRUOWANIE W UJĘCIU OGÓLNYM. KONCYPOWANIE KONSTRUKCYJNE.

Konstruowanie- ciąg faktów i działań o postaci (potrzeba à myśl à wytwór) jest bezpośrednią przyczyną pojawiania się działań człowieka. Jest to działalność twórcza prowadząca do zaspokojenia potrzeb materialnych ludu i społeczeństwa. 

Ogromnym osiągnięciem wynikającym z twórczości o charakterze technicznym jest powstanie techniki. Technika- wiedza o sposobach operowania metodą.

Wola + rozum = działanie.

Celem  bezpośrednim konstruowania jest koncepcja.

Celem docelowym konstruowania jest wybór.

Konstruowania à konstrukcja à wytwór à powielanie wytworów o tej samej konstrukcji.

Koncypowanie konstr-  jest to myślenie koncepcyjne (ważny element i projektowanie w procesie obmyślania nowych wytworów). Nie oznacza cech konstruowania, a ogólne własności wytworu.

Konstrukcja, jej cechy- 

odch stan .war śr.

Wyrób identyfikujemy ze sztucznym układem materialnym. Natomiast strukturę identyfikujemy z konstrukcją. 

2.OGÓLNE I SZCZEGÓLNE ZASADY KONSTRUKCJI.

1. konstrukcja powinna spełniać wszystkie warunki.

2. konstrukcja powinna być optymalna w danych warunkach ze względu na podstawie kryterium optymalizacji.

Szczególne zasady konstrukcji są związane z1z.ogólną:

1. funkcjonalność- spełnienie funkcji, zadań.

2. niezawodność (N) i trwałość (T)- uzyskanie żądanego prawdopodobieństwa niezawodnej pracy przy określonych obciążeniach w założonym zakresie.

3. sprawność ni=Eu/Ew =En.Użyteczna/En.włożona.

4. lekkość- optymalne zużycie materiałów i energii

5. taniość i dostępność materiałów.

6. właściwy układ przenoszenia obciążeń. Równomierny rozkład naprężeń.

7. technologiczność- małe koszty, proste metody obróbki, kontroli, napraw.

8. łatwość eksploatacji- prosta obsługa

9. ergonomiczność

10. zgodność z obowiązującymi przepisami i normami.

Uproszczony przebieg komnstruowania

Z. 1 analiza założeń

K. 2. poszukiwanie i analiza podobnych konstrukcji

P.W. 3. analiza rozwiązań podobnych konstrukcji

         4. opracowanie schematów kinematycznych i konstrukcyjnych

P.T 5. obliczenie konstrukcji

       6. rysunek złożeniowy

       7. obliczenia sprawdzające.

3. TOLERANCJE GOMETRYCZNE ITD.

Tolerancja- dopuszczalny przedział wartości wymiarów, w którym elementy uważa się za identyczne w sensie technicznym.       RODZAJE:

-wymiarów długościowych, kątowych, kształtów położenia, złożone położenia i kształtu.

Potocznie wymiary zewnętrzne nazywamy wymiarami wałków natomiast wymiary wewnętrzne nazywamy wymiarami otworów.

Położenie pola tolerancji wyznacza ta z odchyłek, która ma mniejszą wartość bezwzględną a szerokość klasa dokładności- 19 klas.

4.PASOWANIA ITD.

Pasowanie- kojarzenie wymiaru wewnętrznego jednego elementu z wymiarem zewnętrznym drugiego elementu. Jeden z elementów (podstawowy) ma ustalone pole tolerancji a potrzebne pasowanie uzyskujemy  poprzez dobór pola tolerancji elementu drugiego.     RODZAJE:

Luźne (ruchome)  mieszane   ciasne (wtłaczane).

Szczególnym układem pasowań są:

1. zasada stałego wałka w budowie ukł. pasowań

2. zasada stałego otworu w budowie ukł. pasowań.

7. Omówić mechanizmy zniszczenia zmęczeniowego

Omówić mechanizmy zniszczenia zmęczeniowego.

I. Istnieje wiele modeli pękania zmęczeniowego. Większość oparta jest na obserwacji struktury materiału poddanego obciążeniom zmiennym. W materiale początkowo zachodzą o charakterze poślizgu.

Schemat ukł. Linii poślizgów w pasmach wywołanych                                                           Obciążeniem zmiennym.( przekrój)

II. Skutkiem zjawiska poślizgu mogą być ekstruzje polegające na wyciśnięciu płatków metalu wzdłuż pasm poślizgu powyżej jego poziomu wyjściowego.

Schematyczne ujęcie powstawania ekstruzji.

III. Kolejnym zjawiskiem są intruzje będące przeciwieństwem ekstruzji od których występują rzadziej. Jest to lokalne wciśnięcie materiału wzdłuż pasm poślizgu poniżej jego poziomu wejściowego.

Modele inicjacji i propagacji pęknięć zmęczeniowych

1. Modele krystalograficzne ( oparte na zjawisku poślizgu ) P. Newmana:

2. Modele niekrystalograficzne:  

8.CZYNNIKI MAJĄCE WPŁYW NA WARTOŚĆ WYTRZYMAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ

1.Sposób obciążenia – rzeczywiste obciążenia rzadko kiedy są idealnie okresowo. Mają charakter stochastyczny.

2. Kształt – zmiana kształtu elementu może wywołać lokalne spiętrzenia naprężeń. Tego rodzaju nieciągłości przekroju poprzecznego nazywamy karbami

Najprostszą metodą unikania spiętrzeń naprężeń jest odpowiednie ukształtowanie elementu, np. kształtowanie średnicy osi wału maszynowego

                                                                                              Miarą spiętrzeń i jednocześnie współczynnikiem umożliwiającym skorygowanie wytrzymałości jest

a)       dla obciążeń stałych – współ kształtu αk 

b)       dla obciążeń zmiennych – współ działania karbu βk   

3.Stan warstwy wierzchniej -  współczynnikiem korygującym wpływ chropowatości      powierzchni na wytrzymałość jest współ stanu powierzchni    

4. Wymiary - współczynnikiem korygującym wpływ wielkości  na wytrzymałość jest współ wielkości materiału γ

OGRANICZONA WYTRZYMAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA

Obszar Z0 w obecnych czasach nabiera znaczenia. Przyjęcie wytrzymałości z tego przedziału daje mniejsze wymiary, co skutkuje efektami ekonomicznymi (np. samolot-mniej materiałów, mniej paliwa). Warunkiem jest mniejsza niż 107 liczba cykli do wycofania urządzenia z eksploatacji i świadoma kontrola procesów rozwoju uszkodzeń (tzw hipotezy kumulacji uszkodzeń)                                                                                                                              Obszar Zk jest najczęściej przypadkiem obciążeń stałych. Czasami przy małej liczbie cykli wytrzymałość materiału w wyniku zmian obciążenia może ulec zwiększeniu - tzw. umocnienie materiału

9. KLASYFIKACJA POŁĄCZEŃ STOSOWANYCH W BUDOWIE MASZYN

POŁ NIEROZŁĄCZNE – elementy mogą być łączone bezpośrednio lub za pośrednictwem dodatkowych łączników (nitów).

POŁ NITOWE – polega na nałożeniu na siebie brzegów łączonych części, przewierceniu w nich otworów, osadzeniu w otworach nitów i zamknięciu tych nitów (młotkiem ręcznym lub mechaniczną prasą lub inny charakterystyczny dla danego nita sposób)

                                                                                               Siły uniemożliwiające rozdzielenie

                                                                                                 są siłami tarcia na powierzchni

                                                                                                 styku oraz siłami normalnymi

                                                                                                 na bocznych powierzchniach

                                                                                                   nitów. Dlatego połączenie to

                                                                                                    zalicza się do połączeń

                                                                                                        cierno-kształtowych.

Przenoszenie obciążeń w złączach nitowych przez a) tarcie      b) tarcie i kształt

POŁĄCZENIA ROZŁĄCZNE – charakteryzuje i odróżnia od nierozłącznych to że zachowują zdolność przenoszenia obciążeń po powtórnym (nawet wielokrotnym) montażu.

Cechę tę połączenia wciskowe zachowują warunkowo w zależności od technologii montażu i postaci konstrukcji.

10 POŁĄCZENIA NITOWE

Zakłada się, że istotne znaczenie mają następujące obciążenia złącza nitowego:1-3 obciążenia

1.       Scinanie nitów.   (lub )

Dlatego maksymalna siła jaką mogą przenieść nity nie powinna przekroczyć wartości (lub )

n- liczba nitów , m – liczba przekrojów ścinanych nitów

2. Naciski powierzchniowe pomiedzy powierzchnią trzonu i otworu

k0 lub kt przyjmujemy dla słabszego materiału blachy lub nitu. Naciski dopuszczalne k0 =2,5t*kt= 2,5*70=175MPa

3. Rozrywanie elementów łaaczonych (black) w przekroju osłabionym otworem na nit

Maksymalna siła jaka mogą przenieść nity nie powinna przekroczyć: gdy (d/g)>3,2 dla szwów nakładanych jednostronnych i zakładkowych oraz (d/g)>1,6 dla szwów nakładanych dwustronnych roto wystarczy sprawdzić warunki 2 i3 w przeciwnym razie 1 i 3

Obciążenia niesymetryczne( mimośrodowe), rozkład nitów nieregularny. Siła F na wsporniku obciąża połączenie siłą ścinającą w pkt C i momentem skręcającym .

Siła F rozdziela na nity jednakowo

Druga składowa obciążenia F” proporcjonalna do ramienia

Moment skręcający jest równoważony sumą mom. Sił F”

Całkowita siła działająca na dowolny nit   

Spośród wszystkich nitów wybieramy ten, który posiada największą siłę Fi i sprawdzamy dla niego warunek na ścinanie lub naciski

     11 POLACZENIA SPAWANE, PODZIAL SPOIN, NAZWA SPOIN(SZKICE)

1 podzial spoin ze wzg na ich pracę

-nosne, które przenosza obciążenia i powinny być obliczane wytrzymałościowo
-szczelne, dodatkowomusza zapewnic szczelność polaczenia
-szczepne, sluza jedynie do zlaczenia czesci konstrukcji które nie sa obliczane wytrzymałościowo i maja jak najmniejszy przekroj

2 Podzial spoin ze wzg na ich polaczenie względem taczonego materialu

- czolowe-plaskie, wypukle i z pospawaniem   (a

- pachwinowe- plaskie, wypukle, wklęsłe  (b
- otworowe (c

- szczelinowe (d

- krawędziowe (d

- grzbietowe (e

         



WADY I ZALETY POŁĄCZEŃ SPAWANYCH

Zalety:

- nierozłączność

- niewielkie koszty

- możliwość stosowania w różnorodnych przypadkach układach geometrycznych elementow

- trwałość

Wady:

- trudność trudność spawaniu pewnych mterialow(stale o zawartości stopu wegla powyżej 0,25%, żeliwa stale, stale stopowe, stopy aluminium, stopy miedzi)

- naprężenia spawalnicze

- trudne do wykrycia wady

- wymagane wysokie kwalifikacje spawajacego

13 POŁACZENIA ZGRZEWANE

To polaczenie metali powstale przez podgrzewanie miejsc styku zlacza do stanu ciastowego i silny docisk. Polaczenie uzyskuje się dzieki powstaniu wspolnych ziaren metali w obszarze styku.
Rodzaje:zalezynie od źródła dostarczanego ciepla:
-ogniskowe(ognisko kowalskie) - obecnie zanika
-gazowe(palnik gazowy)

-termitowe(spalający się termit)

-elektryczne(oporowe)

-tarciowe-uzywane tylko w  warunkach polowych dla łaczenia przewodow sieci napowietrznej. Pomimo wielu zalet w porównaniu z elektr. (nizsze koszty urządzeń i enegii)stosuje się rzadko bo umozliwia tylko polaczenia doczołowe.Najczęściej w budowie maszyn jest zgrzew elekr.
Metody zgrzewania elektrycznego

zgrzewanie doczołowe
    

15. POŁACZENIA GWINTOWE

To kształtowe połaczenia rozłaczne. Podstawowymi czesciami sa sruba ( lub wkret) i nakretka. Dzieki swoim ksztaltom łacza się przenoszac obciazenia, a wystepujace siły tarcia spelniaja role uboczna ( zabezpieczaja niekiedy przed poluznieniem). Wspolpraca sruby i nakretki odbywa się na powierzchniach gwintowych utworzonych wzdluz linii srubowej gwintu. Powierzchnie te podczas zakrecania ( lub odkrecania) zmieniaja względem siebie polozenie. Ruch wzajemny powierzchni gwintu bedacych pod obciazeniem powoduje duze naciski powierzchniowe i szybkie zuzycie cierne tych powierzchni. Dlatego w polaczeniach tych przyjmuje się male naciski powierzchniowe dopuszczalne 9 wielokrotnie mniejsze od naciskow dop. dla materialow przyjmowanych standardowo.

RODZAJE:

Wzg. Intensywnosci tarcia w polaczeniu:

a)       pol. spoczynkowe ( zakrecane bardzo rzadko, np. tylko przy montazu, mocowanie maszyn do fundamentu)

b)       pol. polruchowe ( sruby robocze sluzacze do zmiany ruchu obrotowego na posuwisty, rzadko stosowane, np. lewarek samochodowy)

c)       pol. ruchowe ( sruby robocze uruchamiane często np. sruba pocoagowa obrabiarki)

a

17.WYTRZYMAŁOŚĆ GWINTU

Przy przeciążaniu gwintu pochodzącym od obciążenia siłą osiową Q i momentem skręcającym Ms gwint może zostać zgnieciony nadmiernym naciskiem na powierzchnię roboczą, jego półka może zostać zgięta a nawet scięta w przekroju m-n Kolejność zniszczen odpowiada wymienionej wyżej. 1)Warunek na naciski powierzchni roboczej: zakłada się, że naciskom poddane są wszystkie współpracujące zwoje próby i nakrętki.

Pow współpracujące A=P(d^2-D^2)*i / 4

P=Q/A=4Q/( P(d^2-D^2)i)<=Ps

Ps-nacisk dopuszczalny powierzchni gwintu

WYSOKOŚĆ  NAKRĘTKI

Dla wysokości nakrętki oznaczonej h związek pomiędzy skokiem P, liczbą zwoi i, krotnością k

i*P=h*k

h>=4QP/(P (d^2-D^2)k*p)

WNIOSKI PRAKTYCZNE

Porównując warunki wytrzymałościowe  na naciski i rozrywanie rdzenia śruby można wykazać, że jeśli materiał śruby i nakrętki są takie same a połączenie jest spoczynkowe to nakrętka o wyżej podanej wysokości jest w stanie przenieść większą siłę osiową na naciski niż rdzeń śruby na rozrywanie, niema zatem potrzeby sprawdzać warunku na rozrywanie śruby.

Można też wyznaczyć ze jeśli gwint nie ma byś słabszy od rdzenia to wysokość nakrętki powinna wynosić h=0,8d  a dla gwintów rurowych h=0,3s  ( s – grubość rury ) wysokości nakrętek znormalizowanych są właśnie takie. Nie ma zatem potrzeby spr. warunku na naciski dla nakrętek normalnych ( o ile połączenie jest spoczynkowe a materiały takie same ). W każdym innym przypadku liczymy ze wzoru lub spr. Warunek na naciski powierzchniowe.

19 POŁĄCZENIA WCISKOWE

Jest montażem części o większym wymiarze zewnętrznym Dz1  z częścią obejmującą o mniejszym wymiarze wewnętrznym Dz2 czyli  Dz1> Dz2

Jest to więc połączenie spoczynkowe i sprężyste, gdyż utworzone jest przez siły sprężyste, które powstają przy odkształceniu elementów łączonych.

Wymiar Dz1 zostaje zmniejszony (czop ściśnięty) do wymiaru d i jednocześnie wymiar Dz2 zostaje zwiększony(oprawa rozciągnięta) do wymiaru d . po montażu Dz1=d=Dz2

PODZIAŁ

Wg rozwiązania konstrukcyjnego na: bezpośrednie i pośrednie

Wg kształtu powierzchni na: walcowe, stożkowe(o małej zbieżności stożka 1/50, 1/100)

Wg sposobu wykonania połączenia: wtłaczane, skurczowe, rozprężne, kombinowane

ZALETY

Dokładna współosiowość elementów łączonych

Brak łączników w przypadku połączeń bezpośrednich

...