Podstawy Konstrukcji Maszyn

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Podstawy Konstrukcji Maszyn"

Wacława Szymczak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Podsawy Konsrukcji Maszyn Wykład 13 Dr inŝ. Jacek Czarnigowski Połączenia w konsrukcji maszyn Połączenia Pośrednie Rozłączne Kszałowe: - wpusowe, - klinowe, - kołkowe Nierozłączne Niowe Bezpośrednie Kszałowe: - wielokąne, - wielowypusowe, - śrubowe. Spawane Zgrzewane Klejone 1

Pośrednie Rozłączne Kszałowe: - wpusowe, - klinowe, - kołkowe

2 Złącze spawane jes połączeniem maeriałów powsałym przez ich miejscowe sopienie. Wysępuje w procesie łączenia meali (głównie sali) oraz worzyw szucznych. Spoina Obszary spoiny Srefa częściowego przeopu Srefa przegrzania o srukurze gruboziarnisej Srefa przegrzania o srukurze drobnoziarnisej Srefa rekrysalizacji Maeriał rodzimy 2

Spoina Obszary spoiny Srefa częściowego przeopu Srefa przegrzania o srukurze

3 Elemeny spoiny 1 - spoina 2 sopiony maeriał rodzimy 3 głębokość wopienia 4 srefa wpływu ciepła 5 maeriał rodzimy 6 lico spoiny 7 grań spoiny 8 brzeg spoiny Wady i zaley Zaley: - Ławość i szybkość wykonania - Prosa konsrukcja: brak elemenów dodakowych, mała masa - MoŜliwość pełnej auomayzacji Wady: - Problemy ze spawaniem niekórych maeriałów - Dodakowe napręŝenia i odkszałcenia - Konieczna wykwalifikowana kadra - Konieczne specjalisyczne urządzenia 3

brak elemenów dodakowych, mała masa - MoŜliwość pełnej auomayzacji Wady: - Problemy ze spawaniem niekórych

4 Spawalność Spawalność o, podaność maeriału do worzenia się złącz spawalniczych spełniających wymogi konsrukcyjne i echnologiczne bez wykonywania dodakowych zabiegów. W przypadku meali Ŝelaznych (sale, saliwa, Ŝeliwa) spawalność zaleŝy od zawarości węgla. Maeriał jes dobrze spawalny gdy C<0.25%. W przypadku meali kolorowych oraz worzyw szucznych głównym czynnikiem jes podaność na ulenianie w wysokich emperaurach. Sąd większość ych maeriałów jes rudno spawalna i wymaga osłony gazowej. Rodzaje spoin Ze względu na przeznaczenie: Nośne przenoszą obciąŝenia Pomocnicze nie przenoszą obciąŝenia Szczepne Napawane Uszczelniające 4

W przypadku meali kolorowych oraz worzyw szucznych głównym czynnikiem jes podaność na ulenianie w wysokich emperaurach.

5 Rodzaje spoin Ze względu na sposób wykonania: Ciągłe Przerywane Rodzaje spoin Ze względu na konsrukcję: Czołowe Pachwinowa Brzegowa Oworowa 5

6 Rodzaje spoin czołowych Ze względu na kszał przygoowanych elemenów do spawania: Jednosronne (sosowane do spawania elemenów cienkich < 10mm): Typ I Typ V Typ ½ V Typ U Typ Y Typ ½ Y Typ ½ U Rodzaje spoin czołowych Ze względu na kszał przygoowanych elemenów do spawania: Dwusronne (sosowane do spawania elemenów grubych > 10mm): Typ X Typ 2 U Typ K 6

Typ Y Typ ½ Y Typ ½ U Dwusronne (sosowane do spawania elemenów grubych > 10mm): Typ X

7 Rodzaje spoin pachwinowych Płaskie Wypukłe Wklęsłe Rodzaje spoin brzegowych Grzbieowe Krawędziowa 7

8 Rodzaje spoin oworowych Oworowa Punkowa Liniowa Meody spawania: Spawanie gazowe Źródłem ciepła do przeopienia elemenów jes płomień spalania aceylenu (emperaura do 3200 C). Konieczne jes dosarczanie dodakowego spoiwa. 8

przeopienia elemenów jes płomień spalania aceylenu

9 Meody spawania: Spawanie elekryczne Źródłem ciepła jes łuk elekryczny (emperaura do 3500 C). Spoiwo moŝe sanowić elemen elekrody lub być dosarczane dodakowo. Spawanie łukiem swobodnym Spawanie łukiem kryym Spawanie w osłonie gazowej Meody spawania: Spawanie łukiem swobodnym łuk jarzy się miedzy elemenem a elekrodą. Częso sosuje się elekrody oulone. 9

Spawanie łukiem swobodnym Spawanie łukiem kryym Spawanie w osłonie gazowej Meody

10 Meody spawania: Spawanie łukiem kryym łuk jarzy się między elemenem a elekrodą ale jes schowany pod warswą opnika. Meody spawania: Spawanie w osłonie gazowej łuk jarzy się między elemenem a elekrodą w osłonie gazów wypływających z dyszy. Elekroda nie zawsze jes spoiwem. TIG elekroda wolframowa gaz obojęny (Argon) MAG elekroda ze spoiny gaz akywny (CO 2 ) MIG elekroda ze spoiny gaz obojęny (Argon) 10

Meody spawania: Spawanie w osłonie gazowej łuk jarzy się między elemenem a elekrodą w osłonie gazów

11 Meody spawania: Spawanie plazmowe łuk jarzy się między dwoma elekrodami w celu uworzenia plazmy kóra w osłonie gazów wypływających z dyszy rozgrzewa elemeny łączone. Spoiwo jes dosarczane oddzielnie. Meody spawania: Spawanie elekroŝuŝlowe łuk jarzy się między elekrodą a elemenem łączonym ylko na począku spawania. Poem elekroda zanurzana jes w jeziorku sopionego mealu a przepływ prądu grzeje en obszar rezysancyjnie. Przeznaczone dla łączenia pionowych grubych elemenów. 11

Meody spawania: Spawanie elekroŝuŝlowe łuk jarzy się między elekrodą a elemenem łączonym ylko na począku spawania.

12 Meody spawania: Spawanie laserowe podobne do spawania plazmowego. Źródłem ciepła jes promień lasera. Spawanie odbywa się w osłonie gazu obojęnego (Argon). Meody spawania: Spawanie elekronowe energię dosarcza skoncenrowana wiązka elekronów. MoŜna wykonać głębokie i wąskie spoiny (20:1) z szybkością 20m/min. Spawanie odbywa się w próŝni co eliminuje zanieczyszczenie jeziorka spawalniczego. 12

Meody spawania: Spawanie elekronowe energię dosarcza skoncenrowana wiązka elekronów.

13 Wady spoin 1 brak przeopu grani 2 brak wopienia spoiwa w meal rodzimy 3 nawis wynikający z nieprzeopienia krawędzi mealu 4 wyciek sopiwa po sronie grani 5 podopienie w formie karbu 6 kraery na powierzchni spoiny 7,8 pęcherze gazowe 9 wrącenia ŜuŜlowe 10,11 pęknięcia NapręŜenia w spoinach W spoinach wysępuje spięrzenie napręŝeń wynikające z: Karbu mechanicznego (lokalna zmiana kszału przedmiou) Karbu srukuralnego (lokalna zmiana srukury maeriału) Wad spawalniczych Dodakowe napręŝenia spawalnicze 13

ŜuŜlowe 10,11 pęknięcia NapręŜenia w spoinach W spoinach wysępuje spięrzenie napręŝeń wynikające z: Karbu mechanicznego

14 NapręŜenia w spoinach NapręŜenia w spoinach czołowych Spoina czołowa pracuje ak jak maeriał rodzimy Rozciąganie, ściskanie σ ' = r Q F k r ' σ ' = c Q F k c ' Pole spoiny = polu przekroju elemenów łączonych 14

15 NapręŜenia w spoinach czołowych Zginanie σ ' = g M W g x k g ' Wskaźnik przekroju = wskaźnikowi przekroju elemenów łączonych NapręŜenia w spoinach czołowych Ścinanie τ ' = T F k ' Pole przekroju = pole przekroju elemenów łączonych 15

łączonych NapręŜenia w spoinach czołowych Ścinanie τ ' = T

16 NapręŜenia w spoinach czołowych Skręcanie τ ' = s M W s o k s ' Wskaźnik przekroju = wskaźnik przekroju elemenów łączonych NapręŜenia w spoinach czołowych NapręŜenia zasępcze Obliczane są z hipoezy Hubera σ ' = τ ' = z z 2 σ ' + 3 τ ' w 2 w 1 σ w' + τ w' 3 k k x x ' ' Wypadkowe napręŝenia normalne Wypadkowe napręŝenia syczne NapręŜenia dopuszczalne na przewaŝające obciąŝenie 16

z hipoezy Hubera σ ' = τ ' = z z 2 σ ' + 3 τ ' w 2 w 1 σ w' + τ w' 3 k k x x ' ' Wypadkowe

17 NapręŜenia w spoinach pachwinowych Spoina czołowa pracuje ylko na ścinanie NapręŜenia syczne!!!! Q NapręŜenia w spoinach pachwinowych Rozciąganie, ściskanie τ ' = r Q F k ' τ ' = c Q F k ' Pole spoiny = pole obrysu przedmiou grubość ramki = a 17

!!! Q NapręŜenia w spoinach pachwinowych Rozciąganie,

18 NapręŜenia w spoinach pachwinowych Zginanie τ ' = g M W g x k ' Wskaźnik spoiny = wskaźnik obrysu przedmiou grubość ramki = a NapręŜenia w spoinach pachwinowych Ścinanie τ ' = Q F k ' Pole spoiny = pole obrysu przedmiou grubość ramki = a 18

ramki = a NapręŜenia w spoinach pachwinowych Ścinanie τ ' =

19 NapręŜenia w spoinach pachwinowych Skręcanie τ ' = s M W s o k ' Wskaźnik spoiny = wskaźnik obrysu przedmiou grubość ramki = a NapręŜenia w spoinach pachwinowych NapręŜenia wypadkowe = wypadkowa geomeryczna napręŝeń τ ' = τ ' + τ ' + τ ' z x y 2 z k ' Zawsze napręŝenia na ścianie 19

NapręŜenia w spoinach pachwinowych NapręŜenia wypadkowe = wypadkowa

20 NapręŜenia w spoinach pachwinowych Wymiary spoin pachwinowych: Spoina dookolna: Spoina częściowa: Wymiary zewnęrzne przedmiou a Pasek o długości l i szerokości a Kraery (niedokładnie wykonana spoina) h = (0,5 0,75) a NapręŜenia dopuszczalne Spoina powinna być wykonana ym samym maeriałem co łączone elemeny. NapręŜenia dopuszczalne obliczane są na podsawie wyrzymałości maeriału rodzimego. ObciąŜenia sałe: k ' = s x k r Rozciąganie s = 0, 8 Ściskanie, zginanie s =1, 0 Ścinanie, skręcanie s = 0, 6 20

powinna być wykonana ym samym maeriałem co łączone elemeny.

21 NapręŜenia dopuszczalne ObciąŜenia zmienne: k ' = m s x k r m współczynnik wpływu zmienności m = Re β 2 Z rc β współczynnik działania karbu R współczynnik ampliudy cyklu 1 Re + 0,5 R β 2 Z rc 0,5 Przykład 14.1 Obliczyć napręŝenia maksymalne w spoinach konsrukcji przedsawionej na rysunku: D = 30 mm d = 22 mm a = 4 mm b = 75 mm l = 150 mm P N = 12 kn P T = 2 kn k r = 200 MPa 21

22 Przykład 14.1 Spoina czołowa Siła P N Siła P T D = 30 d = 22 Rozciąganie Zginanie Ścinanie PN σ r ' = A = π P 4 P N N ( D d ) π ( D d ) 4 = = π σ r ' = ( ) 36,72 MPa Przykład 14.1 Spoina czołowa Siła P N Siła P T D = 30 d = 22 Rozciąganie Zginanie Ścinanie M σ g ' = W g x P b = π 32 D 32 D P b = T T ( D d ) π ( D d ) = π σ g ' = 4 4 ( ) 79,61 MPa 22

23 Przykład 14.1 Spoina czołowa Siła P N Siła P T D = 30 d = 22 Rozciąganie Zginanie Ścinanie PT τ ' = = A π P 4 P T T ( D d ) π ( D d ) = π τ ' = ( ) = 6,12 MPa Przykład 14.1 Spoina czołowa Siła P N Siła P T NapręŜenie maksymalne D = 30 d = 22 '= 36,72 σ r Rozciąganie Zginanie Ścinanie MPa '= 79,61 σ g MPa '= 6,12 τ NapręŜenie przewaŝające MPa σ ' = z ( σ ' + σ ') + 3 τ ' = ( 36, ,61) r = 116,81 MPa < k ' = k g g r = 200 MPa ,

24 Przykład 14.1 Spoina pachwinowa Siła P N Siła P T D +2a = 38 D = 30 Rozciąganie Zginanie Ścinanie PN τ r ' = = A π P 4 P N N = [( D + 2 a) D ] π ( D + 2 a) = π τ r ' = ( ) 28,09 MPa [ D ] Przykład 14.1 Spoina pachwinowa Siła P N Siła P T D +2a = 38 D = 30 Rozciąganie Zginanie Ścinanie M τ g ' = W g x = π P l T 4 4 [( D + 2 a) D ] 32 ( D + 2 a) = π τ g ' = 4 4 ( ) 32 = π 91,06 ( D + 2 a) 4 ( D + 2 a) P l T 4 [ D ] MPa 24

25 Przykład 14.1 Spoina pachwinowa Siła P N Siła P T D +2a = 38 D = 30 Rozciąganie Zginanie Ścinanie PT τ ' = = A π P 4 P T T = [( D + 2 a) D ] π ( D + 2 a) = π τ ' = ( ) 4,68 MPa [ D ] Przykład 14.1 Spoina czołowa Siła P N Siła P T NapręŜenie maksymalne D +2a = 38 D = 30 '= 28,09 τ r Rozciąganie Zginanie Ścinanie MPa '= 91,06 τ g MPa '= 4,68 τ MPa τ ' = z ( τ ' + τ ') + τ ' = ( 28, ,06 ) r g = 119,24 MPa < k ' = 0,6 k r = 120 MPa 2 + 4,

Podobne dokumenty

Rodzaje połączeń Połączenia

Rodzaje połączeń Połączenia Połączenia Rozłączne Nierozłączne Bezpośrednie gwintowe, rurowe, wielokątne, plastycznie odkształcane, wielowypustowe, wieloząbkowe czołowe spawane, zgrzewane, bagnetowe, wciskowe lutowane, klejone Pośrednie