1. Omówić warunki obliczeń połączeń śrubowych w zależności od rodzaju i charakteru ich obciążeń.

1.Połączenia bez napięcia wstępnego obciążone tylko siłą osiową w śrubie

Dotyczy połączen samohamownych, półruchowych, rzadko spotykanych w budowie maszyn

Obciążenia dotyczą warunku na rozrywanie rdzenia śruby:

wtedy

Obciążenie wahadłowe przy tego typu połączeniach nie występuje

Przy ściskaniu zamiast kr i krj stosuje się kc i kcj, a dodatkowo gdy smukłość jest wieksza niż 10-15 należy śrube sprawdzic na wyboczenie.

2. Połączenia bez napięcia wstępnego śruby, obciążone siłą osiowa i momentem skręcającym

Dotyczy połączeń ruchowych , wówczas naprężenia rozciągające lub sciskające

Naprężenia skrecające, przyjmujac MS=M1

Dzieląc stronami:

Obciążenie zastepcze:

Praktycznie nie oblicza się tałz, natomiast przyjmuje się zwiekszona siłe osiową Qz=1,3Q

3. Połączenia napięte wstępnie kontrolowaną siłą osiową, a nastepnie obciążone robocza siłą osiowa

Typowe dla wszystkich połączeń samohamownych spoczynkowych. Pod działaniem siły osiowej napięcia wstępnego Qo, śruba ulega wydłużeniu o tyle ile zmniejsza się ścisk elementów połączenia (prawo Hooke`a)

stąd

Po przyłożeniu obciążenia roboczego Qr, całkowita siła obciązajaca Q1 jest mniejsza od sumy sił Qo+Qr, z uwagi na to że śruba ulegnie dodatniemu wydłuzeniu po przyłozeniu obciążenia roboczego Qr, co spowoduje zmniejszenie scisku pokrywy obniżaja swoja wartość od Q0 do tzw napięcia resztkowego Q`. wtedy też śruba znajdzie się pod działaniem iły Q`.

4. Połączenia napięte wstępnie niekontrolowana siła osiowa, a nastepnie obciążone robocza siła osiowa.

Stosowany przy obliczaniu średnicy rdzenia, stosując zalezność

dla dr-6cm

dla dr wieksze od 6cm

5. Połączenie za pomoca śrub ciasno pasowanych, obciążone siłą poprzeczna

Obciążęnie działa w płaszczyźnie styku elementów łączonych. Śrube oblicza się z warunku na ścinanie siła poprzeczą Qr

6. Połączenie zaz pomoca śrub luźnych, obciążone siła poprzeczna

Śruba jest luźno osadzona w otworze, aby nie dopuszczał do jej zginania, mocno napina się ją wstępnie siłą Qr i wywołuje na powierzchni styku elementów łączonych nacisk i siłę tarcia, która równoważy zewnetrzna siłe poprzeczna Qt:

Stąd

K – współczynnik pewności

I – liczba powierzchni styku

mi- współczynnik tarcia

1. Do jakiego typu sprzęgieł należą sprzęgła tłumiące i łagodzące, podać przykłady tego typu sprzęgieł, scharakteryzować warunki ich pracy oraz podać według jakich kryteriów są one dobierane.

2. Omówić co ogranicza możliwość korekcji dodatniej i ujemnej dla kół zębatych o zarysie ewolwentowym oraz omówić znaczenie średnicy koła zasadniczego i jej wpływ na wielkość podcięcia zęba podczas obróbki kół zębatych.

3. Sprzęgło kołnierzowe zostało połączone śrubami pasowanymi w pierwszym przypadku na zasadzie pasowania H7/n6, w drugi H8/d9. Podać podstawowe warunki wytrzymałościowe według których obliczane będą liczba i przekrój śrub ściągowych przy znanym momencie przenoszonym przez to sprzęgło, prędkości obrotowej i średnicy tarcz.

4. Scharakteryzować podział sprzęgieł nierozłącznych, omówić warunki pracy określonego typu sprzęgła nierozłącznego oraz zasady jego obliczeń wytrzymałościowych.

5. Przedstawić rozkład sił w połączeniu gwintowym niesamohamownym przy luzowaniu tego połączenia. Wyjaśnić jakie gwinty nazywamy samohamownymi i co to jest pozorny kąt tarcia w połączeniu gwintowym.

6. Co różnić poślizg trwały od poślizgu sprężystego przekładni pasowej, czym one są spowodowane. Przedstawić charakterystykę poślizgu i sprawności i poślizgu przekładni pasowej .

-Pod wpływem napięcia panującego w pasie pas się rozciąga. Na skutek zmiany napięcie w cięgnie czynnym rośnie a w biernym maleje. Powstaje więc różnica wydłużeń. Bardziej wyciągnięte cięgno czynne przesuwa się szybciej niż bierne co powoduje powstawanie tzw poślizgu sprężystego. ε=(V1-V2)/V1, V1=(D1+g/2)ω1, V2=(D2+g/2)ω2, wtedy: i=ω1/ω2=(D1+g)/[(D1+g)(1-ε)]≈D2/[D1(1-ε)]. Średnio ε=0,01-0,02 (1-2%) i zależy od obciążenia przekładni a wywołany jest sprężystością pasa. Poślizg ten występuje przy normalnej pracy przekładni w przeciwieństwie do tzw poślizgu trwałego, który występuje przy przeciążeniu. (RYS) W warunkach optymalnych najkorzystniejsza jest praca przekładni na prostoliniowym odcinku krzywej poślizgu, w pobliżu punktu krytycznego.

1. Omówić zagadnienia sprawności i samohamowności połączenia gwintowego dla gwintów o zarysie trójkątnym i trapezowym z uwzględnieniem pozornego kąta tarcia.

Gwinty samohamownym nazywamy gwint w którym obrót nakrętki względem śruby(lub odwrotnie) może nastąpic wyłacznie przy użyciu dodatkowej siły obracającej nakrętkę (lub śrubę)Sprowadzajac srube i nakretke o gwincie plaskim do schematu na rys możemy rozwazyc ruch nakretki obciazonej sila Q pod dzialaniem sily obwodowej H jako ruch klocka:

Kat pochylenia rowni jest rowny sredniemu katowi pochylenia gwintu γ. Przy zamierzonym ruchu klocka w gore reakcja R odchyli się od normalnej do powieszchni styku o kat tarcia ρ w kierunku ruchu. Kat zawarty pomiedzy Q i R wynosi γ+ρ (przy ruchu w dol γ-ρ). Z warunku rownowagi sil: Hp=Qtg(γ±ρ). Wzor ten oraz nastepne będą sluszne dla innych gwintow jeśli zastapimy w nich kat ρ katem ρ’ czyli pozornym katem tarcia. Moment tarcia na gwincie Mt= 0,5dsQtg(γ+ρ’)Warunkiem samohamownosci jest γ≤ρ’. Sprawnoscia nazywamy stosunek pracy uzyskanej do włożonej: η=Lu/Lw co jest rowne: η=tg γ/tg(γ+ρ’). Gwinty samohamowne maja sprawnosc mniejsza od 50%. Śruby złączne powinny być samohamowne i dla nich stosuje się kąt γ ok. 6o (η≤45%). Obok kata γ na sprawnosc wplywa pozorny kat tarcia (najmniejszy wypada dla gwintu plaskiego).Polaczenia samohamowne połruchowe rzadko spotykane sa w budowie maszyn (gwintowany koniec haka dźwigowego, śruby ustawcze). Połączenie typowe dla wszystkich połączeń samohamownych spoczynkowych, często spotykane w budowie maszyn (pokrywy pod ciśnieniem, śruby łożyskowe). Zakres samohamowności od 0 do trochę poniżej sprawności równej 0.2 stosujemy na złącza śrubowe, a gdzieś trochę poniżej granicy sprawności 0.5 znajdują się podnośniki śrubowe. Gwinty o zarysie trojkatnym cha-uja się utrzymaniem duzej samohamownosci.

1. Przedstawić przykład redukcji momentu bezwładności masowej mas wirujących do osi sprzęgła rozłącznego mechanizmu wg przedstawionego rys. (będzie przedstawiony na tablicy) przy znanych masach elementów wirujących i znanych ich wymiarach .

2. Przedstawić rozkład naprężeń dla połączenia wciskowego w przypadku sworznia drążonego, wyznaczyć warunek wcisku prawidłowego, wcisku montażowego i wymaganego docisku.

3. Omówić zagadnienie zmiany długości odcinka lub łuku przyporu w zależności od wysokości zęba, kąta przyporu oraz kąta pochylenia linii zęba dla kół o zębach skośnych.

4. Podaj zasady doboru łożysk tocznych w przypadku gdy podstawą ich doboru jest nośność. Jaki wpływ na dobór łożysk ma sposób osadzenia łożyska w mechanizmie.

Nośność ruchowa: C=F(fh/f_n^.ft). W celu dokonania doboru zakłada się jego trwałość Ln lub przyjmuje się współczynnik trwałości f_­­­­­h (z tablic). Na podstawie prędkości obrotowej oblicza się współczynnik obrotów: . Znajomość sił działających na łożyska wybranego typu umożliwia obliczanie współczynnik a=(Fw/VFp) i następnie przyjęcie z tablic wartości współczynników X i Y dla „a” porównywanego z „e” podanego w tablicach (przypadki a≤e lub a>e). Wykonane obliczenia pozwalają obliczyć obciążenie zastępcze F a następnie wymaganą nośność ruchową C. Z warunków wytrzymałościowych oblicza się średnicę otworu „d” łożyska. Na podstawie nośności C i średnicy „d” dobiera się z katalogu łożysko o nośności nie mniejszej niż C.

1. Przedstawić wykres złącza śrubowego napiętego wstępnie dla małej sztywności śruby i dużej elementów łączonych poddanego następnie obciążeniu roboczemu, którego 25% przejmuje śruba. Ile wynosić musiałoby napięcie robocze aby połączenie to uległo całkowitemu zluzowaniu (przedstawić to na wykresie).

2. Co to jest takiego „zasada stałego otworu i stałego wałka”, przedstawić przykłady takich pasowań na rysunku z oznaczeniami odchyłek wymiarowych i luzów oraz ich oznaczeń na rysunkach.

Pasowanie dotyczy kojarzenia otworu i wałka w celu uzyskania określonego rodzaju współpracy. Pasowania w budowie maszyn można przedstawić następująco:

a) Układ pasowania przy zasadzie stałego otworu. b)walka

Na dobór rodzajów pasowania wpływają następujące czynniki:występowanie ruchu między łączonymi częściami;rodzaj ewentualnego ruchu (postępowy lub obrotowy);czy ruch powinien być ułatwiony, czy utrudniony; wartość i rodzaj występujących obciążeń przenoszonych przez połączenie; chropowatość powierzchni (zwiększenie luzu w połączeniach luźnych i zmniejszenie wcisku wciasnych przy wzroście chropowatości); odchyłki kształtu i położenia oraz odkształcenia sprężyste podczas pracy połączenia; warunki pracy (smarowanie, temperatura, wilgotność itp.); częstość demontażu (mniejsze wciski przy częstych demontażach). Zasada stałego wałka daje korzyści w produkcji masowej, gdyż umożliwia wykorzystanie bez dodatkowej obróbki wyrobów znormalizowanych (prętów ciągnionych i kalibrowanych) oraz zmniejszenie kosztów robocizny. Zasada ta stosowana jest również w produkcji maszyn włókienniczych, rolniczych itp. Zasada wg stałego otworu umożliwia zmniejszanie asortymentu kosztownych narzędzi do wykonania otworów (rozwiertaki, sprawdziany), co ma duże znaczenie w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej. Zasada ta jest stosowana w budowie obrabiarek, silników wodnych i cieplnych, maszyn roboczych. Przykład Pasowania Ø 40H7/f7Ø 40H7 = 40^+0,025Ø 40f7 = L_min= 0,025 mm;L_max= 0,075 mm;T_o= 0,025 mm T_w= 0,025 mm T_p= 0,050 mm

1. Podać zasady obliczeń złącza spawanego ze spoiną czołową i pachwinową w zależności od charakteru obciążenia tego złącza.

Spoina czołowa: a)Rozciąganie lub ściskanie: σ _r=F_r/a≤k_r’ σ_c=F_c/s≤k_c’,k’=z₀·z·k, F_r,F_c- siła rozciągająca lub ściskająca spoinę, a-grubość oblicz.(a≈g- grubość cieńszej części), s-przekrój oblicz.(s≈a·l),l-dł. obliczeniowa szwu(l=b), k_r’,k_c’- naprężenia dop. spoiny, k_r-naprężenia dop.dla materiału rodzimego, z₀-współ.statycznej wytrzymałości spoiny, z- współ. jakości spoiny. b)ścinanie spoiny :Ί=F_t/s≤k_t’, s-przekrój obliczeniowy s=g·l=g·(b-2a),k_t=napr.dop.,k_t’≈0,65 k_r , c)warunki zginania: δ_g=M_g/W_x≤k_g’,W_x- wsk. przekroju na zginanie,k_g’-napr.dop.,k_g’≤0,9k_r W_x=(l·a²)/6=(6-2a)·a²/6

Spoina pachwinowa)Warunki ścinania na przekroju niebezp. M-M:

τ=F/s≤k_t’, F-siła przypadająca na jeden szew połączenia, s-przekrój obliczeniowy(s=a-l),

a;l-wymieniamy spoiny,k_t-napr.dop.przy ścinaniu spoiny(k_t≈0,65k_r); a=h·cos45⁰=a7·h ,

l=b-2h=b-3a , b)Warunek zginania: σ_g=M_g/W_x≤k_g’, W_x-wsk.przekroju na zginanie,k_g-dop.napr., W_x=(0,7·h·l²)/6=a(b-3a)²/6

Uwaga: Na egzaminie będzie jedno zadanie do rozwiązania z zakresu łańcuchów wymiarowych lub obliczeń kół zębatych.