PKM –OPRACOWANIA PYTAŃ
PROCES PROJEKTOWANIA I KONSTRUOWANIA
1. Co to jest konstrukcja? Co to jest maszyna?
MASZYNA – jest sztucznym układem materialnym, który dzięki zewnętrznej energii służy do przekształcania masy, energii lub informacji.
KONSTRUKCJA – jest opisem lub inaczej wyznaczonych rozmiarów dopuszczalnych dla struktur (cech geometrycznych lub materiałowych) i stanów (cech dynamicznych) wytworu. Rozmiary te są nieprzekraczalne pod groźbą uznania, że wytwór jest wadliwy.
2. Wymień rodzaje cech konstrukcyjnych i wyjaśnij je na dowolnym przykładzie.
Cechy konstrukcyjne:
- geometryczne cechy konstrukcyjne - to logiczna suma postaci konstrukcyjnej i układu wymiarów będącą koniecznym i wystarczającym warunkiem dla wytwórców podejmujących wykonanie wytworu według zamierzonej konstrukcji (przykłady to np. struktura zewnętrzna wytworu)
- materiałowe cechy konstrukcyjne (przykład to np. materiał, struktura wewnętrzna)
- dynamiczne cechy konstrukcyjne – to stan wytworu wywołany głównie podczas montażu maszyn (przykłady to np. cechy montażowe – siły, docisk; moment z jakim należy dokręcić śrubę lub siła z jaką należy wbić klin)
3. Wymień rodzaje cech konstrukcyjnych i wyjaśnij je na przykładzie połączenia klinowego co rozumiemy pod tymi pojęciami?
- geometryczne cechy konstrukcyjne - to logiczna suma postaci konstrukcyjnej i układu wymiarów będącą koniecznym i wystarczającym warunkiem dla wytwórców podejmujących wykonanie wytworu według zamierzonej konstrukcji (przykład to np. struktura zewnętrzna klinu)
- materiałowe cechy konstrukcyjne (przykład to np. materiał z jakiego wykonany będzie klin, dobór stali)
- dynamiczne cechy konstrukcyjne – to stan wytworu wywołany głównie podczas montażu maszyn (przykłady to np. cechy montażowe - siła, docisk; siła z jaka należy wbić klin)
WYTRZYMAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA
1. Narysuj wykres Soderberga i zaznacz na nim linie odpowiadającą krytycznym naprężeniom elementu z karbem.
2. Narysuj wykres Soderberga i zaznacz na nim wyraźnie naprężenia o przebiegu narysowanym poniżej (rysunek będzie dołączony)
ogólna postać wykresu Soderberga (nie wiem co będzie trzeba zrobić!!!)
3. Narysuj wykres Soderberga dla elementu z karbem
4. Przedstaw na wykresie Soderberga jak definiowana jest liczba bezpieczeństwa dla elementu z karbem, w którym występują tylko wahadłowe naprężenia skręcające
NIE WIEM!!!!!!!!
5. Wyjaśnić (na rysunku) w oparciu o wykres Soderberga jak definiowana jest liczba bezpieczeństwa dla prostego stanu naprężeń (np. rozciągania) zmiennych w czasie.
Liczba bezpieczeństwa
s = σ krytyczne / σ kryterialne
6. Zdefiniuj liczbę kształtu oraz wymień czynniki mające wpływ na jej wielkość.
Jest to wielkość opisująca różne rodzaje karbu. Jest to stosunek naprężeń maksymalnych wywołanych karbem w tworzywie idealnie sprężystym (izotropowym), do naprężeń nominalnych (obliczeniowych, kryterialnych). Jest to funkcja rodzaju obciążenia i cech geometrycznych ujęta za pomocą wykresów, tablic, wzorów.
αk = σmax/σ
σ = 4P/πd2
USA
α0 = σmax/σ0
σ0 = 4P/πD2
gdzie:
σmax – maksymalne naprężenia w przekroju wywołane spiętrzeniem naprężeń
σ - naprężenia nominalne w przekroju
αk zależy od:
- rodzaju naprężeń
- rodzaju karbu
Liczbę kształtu można zmniejszyć poprzez zmniejszenie naprężeń maksymalnych.
Największy wpływ karbu na liczbę kształtu jest przy rozciąganiu a najmniejszy przy skręcaniu.
7. Zdefiniuj liczbę kształtu oraz przedstaw sposoby jej zmniejszania
(definicja ta sama co powyżej)
Sposoby zmniejszania liczby kształtu:
- liczbę kształtu można zmniejszyć poprzez zmniejszenie naprężeń maksymalnych
- poprzez karby odciążające
- poprzez stereomechaniczne zmniejszanie naprężeń
8. Zdefiniuj liczbę działania karbu oraz podaj czynniki mające wpływ na jej wielkość.
βk = Zo/Zok
Stosunek wytrzymałości zmęczeniowej próbki gładkiej Zo do wytrzymałości zmęczeniowej próbki z karbem Zok.
βk = 1 + ηk (αk - 1)
ηk – liczba wrażliwości na działanie karbu
9. Opisz wielkości występujące we wzorze βk = 1 + ηk (αk - 1)
βk – liczba działania karbu (stosunek wytrzymałości zmęczeniowej próbki gładkiej Zo do wytrzymałości zmęczeniowej próbki z karbem Zok)
ηk - liczba wrażliwości na działanie karbu (dla tworzyw niewrażliwych na karb: ηk =0, dla tworzyw wrażliwych na karb ηk =1)
αk - liczba kształtu (jest to wielkość opisująca różne rodzaje karbu. Jest to stosunek naprężeń max. wywołanych karbem w tworzywie idealnie sprężystym (izotropowym), do naprężeń nominalnych (obliczeniowych, kryterialnych), jest to funkcja rodzaju obciążenia i cech geometrycznych ujęta za pomocą wykresów, tablic, wzorów.)
10. Narysuj przykładowy wykres Wohlera (np. dla rozciągania) opisz jego osie, oznacz i opisz podstawową wielkość z niego odczytywaną
N* - graniczna liczba cykli
Z – wytrzymałość zmęczeniowa próbki gładkiej bez karbu (to się chyba odczytuje z wykresu)
Zor – wytrzymałość zmęczeniowa dla obustronnego rozciągania
Zjr : Zog : Zos:…
POŁĄCZENIA GWINTOWE
1. Moment M potrzebny do pokonania oporów podczas dokręcania śruby określa wzór M = 0.5 dm⋅ Q ⋅ tg( γ + ρ ). Opisz wielkości występujące w tym wzorze.
dm – średnica medialna (średnia) gwintu (0,9 d)
Q – siła rozciągająca rdzeń śruby
γ – średni kąt pochylenia gwintu
ρ – kąt tarcia ( μ= tg ρ)
2. Narysuj i objaśnij rozkład sił występujących podczas dokręcania obciążonego połączenia samohamownego.
Warunek samohamowności:
T = N * μ = Q cosγ + μ ≥ Q sinγ
T - siła tarcia
N – siła nacisku
μ – liczba tarcia (μ ≥ tgγ)
γ – średni kąt pochylenia gwintu (tgγ = S/(π*dm))
dm – średnia średnica gwintu (dm=(d+dr)/2)
Stosowane jest pojęcie kata tarcia ρ:
μ = tgρ
Warunek samohamowności przyjmuje wtedy postać:
ρ>γ
Dokręcanie:
Siła Q – siła rozciągająca rdzeń śruby
Siła H – siła przyłożona na średnicy średniej gwintu w kierunku prostopadłym do osi śruby:
- wywołuje dokręcanie śruby (czyli zwiększanie siły Q)
- występuje tylko podczas dokręcania śruby
- nie należy jej mylić z siłą przyłożoną do końca klucza podczas dokręcania śruby
POŁĄCZENIA ŚRUBOWE
1. Określ podstawową różnicę istoty działania połączenia śrubowego luźnego i pasowanego. Narysuj przekroje tych połączeń w płaszczyźnie zawierającej oś śruby
i zaznacz na nich najważniejszą różnicę między nimi.
Śruby pasowane: Śruby luźne:
- śruba i otwór są pasowane ciasno - miedzy śruba i otworem jest luz
- nakrętka jest dokręcana z niewielkim - nakrętka jest dokręcana z dużym
momentem momentem co wywołuje dużą Q
- siła P wywołuje naprężenia ścinające ściskającą blachę
w rdzeniu śruby - siła P przenoszona jest przez siły
- warunek wytrzymałościowy: między blachami
P ≤ Fw ∙ i ∙ Rs/s - warunek wytrzymałościowy:
Fw – pole powierzchni przekroju rdzenia P ≤ Q ∙ i ∙ μ/s
śruby Q – siła w rdzeniu śruby
Rs – wytrzymałość na ścinanie μ – liczba tarcia
i – liczba powierzchni ścinanych i – liczba płaszczyzn, w których
s – liczba bezpieczeństwa występują siły tarcia (=2)
s – liczba bezpieczeństwa
2. i 3. – nie wiem jaki tu będzie rysunek dołączony
POŁĄCZENIA CZOPOWE
1. Przedstaw podstawową różnicę między połączeniem wpustowym i klinowym.
Wymień 2 najważniejsze zalety połączeń klinowych.
Zarówno połączenia wpustowe, jak i klinowe należą do grupy połączeń kształtowanych pośrednich.
Podstawowa różnica:
Połączenia wpustowe przenoszą tylko moment obrotowy, a klinowe przenoszą dodatkowo siłę poosiową. Ponadto w połączeniach tych w innych miejscach występują luzy (zaznaczono na rysunku) - a co za tym idzie - inny jest rozkład naprężeń.
Połączenie wpustowe:
- naciski powierzchniowe:
P = F/k·l0≤Pdop
- ścinanie wpustu
T = F /l0 · b ≤ P**
Wady:
- możliwość przenoszenia małych obciążeń
- nie może przenosić sił poosiowych
- stosujemy pojedynczo
Zalety:
- zachowują dużą współosiowość koła względem piasty
- nie wprowadzają bardzo dużych naprężeń w piaście
- można stosować połączenia ruchowe
Połączeni klinowe:
- brak możliwości statecznej kontroli obciążenia wstępnego
...
dawiddd93