Podstawy Konstrukcji Maszyn

Transkrypt

1 otawy Kontrukcji azyn Wykła 1 ołączenia kztałtowe Dr inŝ. Jacek Czarnigowki ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia Spoczynkowe ołączenie w którym elementy nie poruzają ię wzglęem iebie w czaie obciąŝenia Ruchowe ołączenie w którym elementy mogą ię poruzać wzglęem iebie w czaie obciąŝenia 1

2 ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie ołączenie z elementem oatkowym pomięzy elementami łączonymi Bezpośrenie ołączenie bez elementów oatkowych pomięzy elementami łączonymi ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia Rozłączne ołączenie moŝliwe o rozzielenia i połączenia ponownego Nierozłączne ołączenie bez moŝliwości rozzielenia i ponownego połączenia bez nizczenia elementów

3 ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie Rozłączne Kztałtowe: - wputowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Nitowe Bezpośrenie Kztałtowe: - wielokątne, - wielowyputowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone ołączenia wputowe ołączenie rozłączne pośrenie Do połączenia piaty z wałem i zabezpieczenia prze wzglęnym obrotem touje ię oatkowy element wput. W więkzości przypaków ą to połączenia poczynkowe choć itnieje moŝliwość pracy tych połączeń jako ruchowych. 3

4 ołączenia wputowe Wput jet elementem pryzmatycznym (bez zbieŝności). Nie ma naciku promieniowego na wał i piatę oraz nie ma centrowania piaty wzglęem wałka (itnieje luz pomięzy wputem a rowkiem piaty). Wputy paowane ą ciano na powierzchniach bocznych Wput h6 ołączenie ruchowe: iata D10, wałek H9 ołączenie poczynkowe: iata i wałek 9 ołączenia wputowe Rozaje wputów pryzmatycznych zaokrąglone pełne zaokrąglone jenootworowe ścięte pełne ścięte jenootworowe zaokrąglone wuotworowe pełne zaokrąglone jenotronnie zaokrąglone wuotworowe wycikowe ścięte wuotworowe zaokrąglone pełne wycikowe ścięte wuotworowe wycikowe N :1970 4

5 ołączenia wputowe Wputy czółenkowe N :1988 ołączenia wputowe Obliczenia wytrzymałościowe Ścinanie Nacik powierzchniowy rzy zatoowaniu wputów znormalizownych naciki powierzchniowe ą ecyujące w wytrzymałości złącza latego teŝ obliczenia na ścinanie jet pomijane. 5

6 6 ołączenia wputowe Obliczenia wytrzymałościowe Nacik powierzchniowy p op l h l h p 0 0 Gzie: l 0 ługość części pryzmatycznej wputu b l r l l 0 ołączenia wputowe Obliczenia wytrzymałościowe Jeen wput Dwa wputy

7 ołączenia wputowe NapręŜenia opuzczalne Rozaj materiału NapręŜenia opuzczalne Wput iata/wałek ołączenia poczynkowe ołączenia ruchowe E95 E360 śeliwo a 0 40 a E95 E360 C45 Stal, taliwo a 0 40 a E360 C45 Stal utwarzona a a ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie Rozłączne Kztałtowe: - wputowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Nitowe Bezpośrenie Kztałtowe: - wielokątne, - wielowyputowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone 7

8 ołączenia klinowe ołączenie rozłączne pośrenie Do połączenia piaty z wałem i zabezpieczenia prze wzglęnym obrotem touje ię oatkowy element klin. Tylko połączenie poczynkowe ołączenia klinowe Rozaje klinów Omiana A N :1973 Omiana N Omiana B 8

9 ołączenia klinowe Obliczenia wytrzymałościowe Obliczenia ientyczne jak la połączenia wputowego Obliczenia nacików na powierzchnię boczną klina ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie Rozłączne Kztałtowe: - wputowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Nitowe Bezpośrenie Kztałtowe: - wielokątne, - wielowyputowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone 9

10 ołączenia kołkowe ołączenie rozłączne pośrenie Kołki ą to elementy walcowe lub toŝkowe montowane we wpółśrokowy otwór w wóch częściach w celu ich połączenia lub utalenia. Tylko połączenie poczynkowe ołączenia kołkowe Rozaje kołków N-EN 339:000 Kołki toŝkowe niehartowane N-EN 8736:001 Kołki toŝkowe z gwintem wewnętrznym niehartowane N-EN 8737:001 Kołki toŝkowe z czopem gwintowanym niehartowane N-EN ISO 338:003 Kołki walcowe ze tali, niehartowane lub z autenitycznej tali nierzewnej 10

11 ołączenia kołkowe Rozaje kołków N-EN ISO 8734:003 Kołki walcowe ze tali, hartowane lub z martenzytycznej tali nierzewnej (kołki utalające) N-EN ISO 8739:00 Kołki z karbami - Kołki z karbami równoległymi na całej ługości, z pilotem N-EN ISO 8750:007 (U) Kołki pręŝyte zwijane zwykłe N-EN ISO 13337:00 Kołki pręŝyte rozcięte lekkie ołączenia kołkowe Rozaje połączeń kołkowych oprzeczne WzłuŜne Styczne 11

12 ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie promieniowe wałka i piaty 3 Siła przenozona jet przez nacik: p max k Nacik powierzchniowy p 4 6 k k p op ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie promieniowe wałka i piaty τ 4 t π k π k 4 k t Ścinanie Aby wytrzymałość na ścinanie była zbliŝona o wytrzymałości na naciki kołek powinien mieć śrenicę: k 0, 1 1

13 ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt τ 4 t π k π k 4 k t Ścinanie ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt Nacik tały Nacik o zginania Nacik całkowity Naciki powierzchniowe p p 13

14 14 ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt Nacik tały a p k ' ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt Nacik o zginania a g 3 " k a p 1 " " max k g k a a p max 6 " 4 " a g k k g a a p 3 6 " max

15 ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt Nacik całkowity p p' a " max k 3 a k p max a k 3 + a k 4 a k p op ołączenia kołkowe poprzeczne Obliczenia wytrzymałościowe połączenie poprzeczne płyt Aby wytrzymałość kołka na naciki i ścinanie była poobnie wykorzytana powinno ię przyjąć: a 3 k Ścinanie 15

16 ołączenia kołkowe wzłuŝne Obliczenia wytrzymałościowe Kołek wzłuŝny ziała tak ja wput Naciki Ścinanie ołączenia kołkowe wzłuŝne Obliczenia wytrzymałościowe Obliczenia na naciki powierzchniowe: p p k l k l NapręŜenia opuzczalne wynikają z rozaju materiału. rzyjmuje ię, Ŝe kołek wykonany jet z najłabzego materiały w połączeniu op 16

17 ołączenia kołkowe wzłuŝne Obliczenia wytrzymałościowe Obliczenia na ścinanie: τ t l k k t NapręŜenia opuzczalne wynikają z rozaju materiału. rzyjmuje ię, Ŝe kołek wykonany jet z najłabzego materiały w połączeniu ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie Rozłączne Kztałtowe: - wputowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Nitowe Bezpośrenie Kztałtowe: - wielokątne, - wielowyputowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone 17

18 ołączenia wielokątne ołączenie kztałtowe bezpośrenie rozłączne owtaje poprzez wpółpracę kztałtu czopu i otworu w piaście Rozaje kztałtu połączeń Trójkątne Czworokątne Sześciokątne Ośmiokątne ołączenia wielokątne Obliczenia wytrzymałościowe Obliczenia ą tylko na naciki powierzchniowe Dwa przeciwległe boki przenozą obciąŝenie: g 1 b 3 Siła wynika z naciku powierzchni p max b l 18

19 ołączenia wielokątne Obliczenia wytrzymałościowe Obliczenia ą tylko na naciki powierzchniowe Zatem nacik makymalny wynoi: p max 4 6 g b l b l 1 p Zakłaając, Ŝe wpółpracują pary powierzchni: b 1 g 1 Stą otatecznie: 3 NapręŜenia opuzczalne max p la łabzego materiału op w połączeniu l ołączenia w kontrukcji mazyn ołączenia ośrenie Rozłączne Kztałtowe: - wputowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Nitowe Bezpośrenie Kztałtowe: - wielokątne, - wielowyputowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone 19

20 ołączenia wielowyputowe ołączenie kztałtowe bezpośrenie rozłączne owtaje poprzez wpółpracę kztałtu czopu i otworu w piaście Częto toowane jako połączenia ruchowe ołączenia wielowyputowe ołączenie kztałtowe bezpośrenie rozłączne Rozaje kztałtów wielowyputów N-ISO 14:1994 rotokątne Ewolwentowe Trójkątne 0

21 ołączenia wielowyputowe ołączenie kztałtowe bezpośrenie rozłączne Centrowanie piat na wale moŝe obywać ię na: 1. owierzchniach bocznych wielowypytu (zmienny moment obrotowy, zary ewolwentowy). owierzchni zewnętrznej wielowyputu (mniej okłane połączenia ruchowe, powierzchnie nieutwarzone) 3. owierzchni wewnętrznej (połączenia okłane, powierzchnie utwarzone) ołączenia wielowyputowe Obliczenia wytrzymałościowe Oblicza ię tylko na naciki powierzchniowe Długość połączenia r D + 4 p D l z ϕ Wpółczynnik nieokłaności wykonania ϕ 0,75 Liczba wyputów (4 o 1) 1

22 ołączenia wielowyputowe Obliczenia wytrzymałościowe Oblicza ię tylko na naciki powierzchniowe p ( D ) 8 l z ϕ p op NapręŜenia opuzczane ą ientyczne jak w przypaku połączeń wputowych rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Dobrać i obliczyć wymiary połączeń kztałtowych la połączenia wałka i piaty. Wymagana śrenica rzenia mm, przenozący moment obrotowy 70Nm. iata i wałek wykonane ą ze tali C45. ołączenia o analizy: - Wputowe (1 i wputy) - Wielowypytowe - Kołek wzłuŝny - Czworokąt

23 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie wputowe Ze wzglęu na konieczność pozotawienia rzenia nienaruzonego śrenica wałka mui być zwiękzona tak aby rowki po wputy znajowały ię pona tą śrenicą. Wg normy la śrenic o o 30 mm przyjmuje ię wputy (bxh) 8x7 Zatem śrenica zewnętrzna powinna wynoić minimum: + h rzenia rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm Jeen wput Dwa wputy ,6 9 N ,7 N 3

24 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 10Nm Obliczenia ługości nacik powierzchniowy l 0 p h l h 0 p op hl 0 p op Jeen wput Dwa wputy rzyjmijmy połączenie poczynkowe p op 40a l 487, l 413, ,5 mm 17, mm rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 10Nm rzyjmując zatoowanie wputów pryzmatycznych zaokrąglonych Jeen wput l l0 + b 34, ,5 mm 45 mm Dwa wputy l l0 + b 17, + 8 5, mm 8 mm Wymiary znormalizowane 4

25 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie wielowyputowe Ze wzglęu na konieczność pozotawienia rzenia nienaruzonego śrenica wałka mui być zwiękzona tak aby rowki po wputy znajowały ię pona tą śrenicą. Wg normy mamy o wyboru wa wielowyputy: 6x3x6 6x3x8 rzyjmijmy: 6x3x8 (z x x D) rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm Siła ziałająca na wyputy: 4 D , N l Obliczenia prowazone ą la nacików. Naciki opuzczalne wynozą p op 40 a ( D ) p z ϕ op ϕ 0,75 5

26 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm Zatem: l ( D ) p z ϕ ( 8 3) op 5490, 4060,75 1, mm Z warunku obrego prowazenia przyjmuje ię, Ŝe: l 3 mm rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie kołkiem wzłuŝnym Ze wzglęu na konieczność pozotawienia rzenia nienaruzonego obieramy śrenicę zewnętrzną tak aby nie naruzyć rzenia po wykonaniu nawiertu po kołek rzyjmijmy kołek o śrenicy k 5 mm. Zatem śrenica połączenia powinna wynoić: rzenia + k mm 6

27 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie kołkiem wzłuŝnym Siła ziałająca na kołek: , N 7 rzyjmujemy, Ŝe kołek wykonany jet ze tali S35JR p 95 a t op k 78 a rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie kołkiem wzłuŝnym Obliczenia ze ścinania: l k k t 5185, 13,3 578 mm l k p op Obliczenia z nacików: 5185, 1,8 mm 595 7

28 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie kołkiem wzłuŝnym Zatem ługość mui pełniać oba warunki zatem: l 1,8 mm 5 mm Długość znormalizowana rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie czworokątne Ze wzglęu na konieczność pozotawienia rzenia nienaruzonego obieramy wymiar boku kwaratu równy śrenicy rzenia b rzenia mm 8

29 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie czworokątne Długość obliczana jet z nacików powierzchniowych: 3 l b p op Oba elementy wykonane ą z tego amego materiały la którego p op 175 a rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm ołączenie czworokątne l 3 b p Zatem ługość wynoi: op,5 mm oobnie jak la wielowyputów warunek obrego prowazenia wymuza ługość więkzą niŝ wyokość boku kwaratu: l mm 9

30 rzykła 1.1 ołączenia kztałtowe Wymagana śrenica rzenia mm, rzenozący moment obrotowy 70Nm Rozaj połączenia Wymiar oazenia Długość nominalna Długość obrana 1 wput 9 mm l 4,5 mm l 45 mm wput 9 mm l 5, mm l 8 mm Wielowyput 6x3x8 l 1,0 mm l 3 mm 1 kołek 7 mm l 1,8 mm l 5 mm Czworokąt a mm l,5 mm l mm 30