background image

Podstawy 

konstrukcji i 

eksploatacji 

maszyn

wykład

dr inż. Andrzej Romański

background image

Podstawy konstrukcji maszyn - 

projekty

Tematy ćwiczeń:
1. Tolerancje i pasowania
2. Obliczanie wytrzymałości połączeń spawanych
3. Obliczanie wytrzymałości połączeń nitowych
4. Obliczanie połączeń śrubowych
5. Projektowanie wałów
6. Dobór łożysk
7. Obliczanie przekładni zębatej
8. Zastosowanie  technik  komputerowych  w  obliczeniach 

wytrzymałościowych

Prowadzący zajęcia:
dr 

inż. 

Andrzej 

Romański, 

A-2, 

pok. 

54H 

aromansk@agh.edu.pl

tel. 26 27

dr inż. Maciej Sułowski, A-2, pok. 54H

background image

Podstawy konstrukcji maszyn - 

projekty

Termin konsultacji - poniedziałek, 

13.30-15.00

poniedziałek, 13.00 - 14.30

25.0

2

4.03       

11.04

18.03      

25.03

8.0

4

15.04      

22.04

6.05      

13.05

20.

05

27.

05

3.0

6

10.06     

17.06

Gr. 

2

AR

1 AR

2 AR

AR

4 AR

5 AR

6A

R

AR

AR

Zal.

wtorek, 13.15 - 14.45

26.0

2

5.03       

12.04

19.03      

26.03

9.0

4

16.04      

23.04

7.05      

14.05

21.

05

28.

05

4.0

6

11.06     

18.06

Gr. 

3

AR

1 AR

2 AR

AR

4 AR

5AR

AR

AR

AR

Zal.

środa, 8.00 - 9.30

27.0

2

6.03       

13.04

20.03  

10.04   

17.

04

24.04

8.05

15.

05

22.

05

29.

05

5.06

12.06

Gr. 

1

MS

1 MS

2 MS

MS

4 MS

5 MS

MS

MS

MS

Zal.

background image

Podstawy konstrukcji maszyn - 

projekty

Zasady  zaliczenia:  pozytywna  ocena  z  kolokwium  (i 
ewentualnego  zadania)  z  każdego  ćwiczenia,  zaliczony 
projekt.
Ocena  końcowa  -  średnia  z  zaliczeń  poszczególnych 
ćwiczeń.
Obecność na wykładach - nieobowiązkowa
Obecność na projektach - obowiązkowa

Przed zajęciami - kartkówka z 

teoretycznych zagadnień dotyczących 

poprzedniego ćwiczenia.

background image

Literatura

1. Z.  Osiński,  W.  Bajon,  T.  Szucki:  Podstawy  konstrukcji 

maszyn. PWN, Warszawa, 1986

2. Z.  Osiński  (red.):  Podstawy  konstrukcji  maszyn,  PWN, 

Warszawa, 1999

3. M. Dietrich (red.): Podstawy konstrukcji maszyn, tomy 1-3, 

WNT, Warszawa, 1995

4. A.  Skoć,  J.  Spałek,  S.  Markusik:  Podstawy  konstrukcji 

maszyn, WNT, Warszawa, 2006

5. S. 

Legutko: 

Podstawy 

eksploatacji 

maszyn, 

Wyd. 

Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1999

6. R.  Knosala,  A.  Gwiazda,  A.  Baier,  P.  Gendarz:  Postawy 

konstrukcji  maszyn.  Przykłady  obliczeń.  WNT,  Warszawa, 
2000

7. A.  Skoć:  Przykłady  obliczeń,  zadania  do  rozwiązania  z 

podstaw  konstrukcji  maszyn,  tom  1,  cz.1,2,  Wyd. 
Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007

8. M.  Porębska,  M.  Warszyński:  Laboratorium  z  podstaw 

konstrukcji 

maszyn. 

Uczelniane 

Wyd. 

Naukowo-

Dydaktyczne AGH, Kraków, 2001

9. każda  inna  pozycja  traktująca  o  podstawach  konstrukcji  i 

eksploatacji  maszyn,  np.  poradniki  mechanika,  itp.  oraz 
zbiory zadań z PKM

background image

Przedmiot - Podstawy konstrukcji 

maszyn

koncepcja

PODSTAWY

KONSTRUKCJI

MASZYN

analiza funkcjonalności

optymalizacja

wiedza ogólna: matematyka, fizyka, chemia, mechanika techniczna

termodynamika, mechanika płynów, rysunek techniczny, informatyka

PROJEKT KONSTRUKCJI

Wiedza podstawowa
techniczna:
nauka o materiałach,
technologia maszyn,
maszynoznawstwo

Wspomaganie
komputerowe
modelowanie
matematyczne
i fizyczne

background image

Proces konstruowania maszyn

Cel - opracowanie maszyny realizującej 

założenia

Potrzeb

a

Koncepc

ja

Konstru

kcja

Realizac

ja

założenia:

- sposób pracy

- jakość i 
wydajność

- ograniczenia 
(gabaryty, 
ekologia...)

- koszty 

- metoda działania 
maszyny

- zadania 
konstruktorskie

dostępna wiedza i 

technologia, 

poprzednie 

realizacje, 

wykorzystanie 

wiedzy i 

doświadczenia 
konstruktorów

opis techniczny:

- rysunki 
techniczne

- założenia 
technologiczne

dostępna 

technologia, 

wiedza naukowa,

normy,

patenty

background image

Proces konstruowania maszyn

Konstruk

cja

Projekt 

wstępn

y

Model

Badania 

modelo

we

Projekt

Opis 

technic

zny

Prototy

p

background image

Proces konstruowania maszyn

Realiza

cja

Opracowani

technologii

Seria 

prototypow

a

Produkcja

background image

Proces konstruowania maszyn

1. sformułowanie zadania projektowego
2. opracowanie koncepcji możliwych rozwiązań 

konstrukcyjnych i wybór najbardziej 
racjonalnego projektu

3. wykonanie modeli obliczeniowych - wstępna 

weryfikacja

4. wykonanie wstępnych obliczeń - wyznaczenie 

podstawowych cech geometrycznych i 
materiałowych

5. sporządzenie wstępnej dokumentacji
6. wykonanie symulacyjnych badań modelowych 

- optymalizacja przyjętego rozwiązania

7. sporządzenie dokumentacji końcowej
8. wykonanie prototypu i jego weryfikacja 

doświadczalna

9. opracowanie końcowego zapisu konstrukcji - 

rysunki, opisy działania, obsługi, konserwacji, 
łącznie z ofertą rynkową

Etapy projektowania - podsumowanie

background image

Proces konstruowania maszyn

KONSTRUOWANIE

REALIZACJA

EKSPLOATACJA

Tworzenie obiektów technicznych wymaga 
uwzględnienia faz wytwarzania i eksploatacji 
(użytkowania) maszyn. Dzięki tym informacjom 
możliwe jest udoskonalenie przyjętego 
rozwiązania.

background image

Proces konstruowania maszyn

Nadrzędne zasady konstruowania

 

funkcjonalność, 

inaczej 

dobroć 

konstrukcji  -  konstrukcja  musi  spełniać 
wszystkie 

sformułowane 

podstawowe 

warunki projektowe w stopniu równym lub 
wyższym od założonych;

  optymalizacja  -  uzyskanie  w  procesie 
projektowania  konstrukcji  optymalnej  ze 
względu na przyjęte kryteria, takie jak np. 
niezawodność,  wytrzymałość,  trwałość, 
sprawność, itd.

background image

Proces konstruowania maszyn

1. bezpieczeństwo
2. funkcjonalność
3. niezawodność
4. wytrzymałość
5. trwałość
6. sprawność
7. lekkość
8. dostępność i cena materiałów
9. równomierność przenoszenia obciążeń roboczych
10.technologiczność
11.podatność eksploatacyjna
12.ergonomiczność
13.ekologiczność
14.zgodność z wymaganiami jakościowymi i 

normalizacyjnymi w skali krajowej i/lub 
międzynarodowej 

Podstawowe kryteria oceny konstrukcji

background image

Proces konstruowania maszyn

2. Funkcjonalność

Kryterium, które bezwzględnie musi być 
spełnione przez projektowany obiekt 
mechaniczny. Jeżeli któraś z funkcji maszyny nie 
jest spełniona w stopniu zakładanym, to jej 
konstrukcja jest zła.

Funkcjonalność, to np. wymagana moc i prędkość 
obrotowa, wydajność, udźwig, efektywność 
skrawania w zadanym zakresie posuwu, 
prędkość i głębokość skrawania, itp.

1. Bezpieczeństwo

Eliminacja lub minimalizacja zagrożeń 
związanych z eksploatacją  obiektu. Kryterium 
unormowane przepisami.

background image

Proces konstruowania maszyn

3. Niezawodność

Kryterium podstawowe dla wszystkich maszyn 
stosowanych w technice. 

Niezawodność R(t) - to prawdopodobieństwo 
niewystąpienia przerw i niesprawności losowych 
w zakładanym czasie pracy maszyny, 
realizowanej w określonych warunkach 
eksploatacyjnych.

Zawodność (awaryjność) F(t) - przeciwność 
niezawodności. Jest to prawdopodobieństwo 
wystąpienia losowej niesprawności w 
użytkowaniu maszyny.

R(t) + F(t) = 1

Niezawodność przyjmuje wartości liczbowe z 

zakresu [0,1]

background image

Proces konstruowania maszyn

3. Niezawodność c.d.

Intensywność uszkodzeń l(t) przypadająca na 
jeden obiekt z badanej populacji na jednostkę 
czasu:

n(t) - liczba uszkodzeń w przedziale czasu 
użytkowania (t; t+Dt)
N(t) - liczba obiektów w zbiorze

t

t

N

t

n

t

)

(

)

(

)

(

background image

Zależność pomiędzy niezawodnością a 
intensywnością uszkodzeń:

Po scałkowaniu w przedziale czasu [0, t] i 
przekształceniu, otrzymuje się zależność 
niezawodności od intensywności uszkodzeń i 
czasu - wzorem Wienera:

Proces konstruowania maszyn

3. Niezawodność c.d.

)

(

1

)

(

)

(

)

(

t

R

t

d

t

dR

t

t

dt

t

t

R

0

)

(

exp

)

(

background image

Proces konstruowania maszyn

Okres I - wczesne uszkodzenia; ujawniają się 
błędy konstrukcyjne
Okres II - ustabilizowana praca obiektu, stała 
intensywność uszkodzeń o charakterze losowym, 
nieprzewidywalnym
Okres III - wzmożona intensywność uszkodzeń - 
efekt fizycznego starzenia się obiektu, zużycia 
tribologicznego, korozyjnego, itp.

t

u

 - początek okresu 

ustabilizowanej 
intensywności 
uszkodzeń

t

w

 - początek okresu 

rosnącego zagrożenia 
wystąpienia awarii

3. Niezawodność c.d.

background image

Proces konstruowania maszyn

K

R

 - koszt realizacji (projektowania i wytwarzania maszyny)

K

E

 - koszt eksploatacji (użytkowania i napraw maszyny)

3. Niezawodność c.d.

background image

Proces konstruowania maszyn

Bardzo trudno jest uzyskać niezawodność 
optymalną R

opt

.

Dla warunku niezawodności R ≠ R

opt

 istnieją dwie 

strategie:

 dla R < R

opt

 - strategia niskich kosztów 

realizacji, ale dużych kosztów eksploatacji - 
potrzeba produkcji części zamiennych dla 
awaryjnych maszyn;

 dla R > R

opt

 - strategia niskich kosztów 

eksploatacji, ale wysokich nakładów 
realizacyjnych - gwarancja rozwoju i wdrażania 
nowych technologii.

3. Niezawodność c.d.

background image

Proces konstruowania maszyn

4,5. Wytrzymałość i trwałość

Wytrzymałość konstrukcji pod wpływem obciążeń 
statycznych, dynamicznych, zmęczeniowych i 
związanej z nią trwałością obiektu.

6. Sprawność

L

u

 - praca użyteczna (energia uzyskana); L

w

 - 

praca włożona (energia dostarczona)
Zakładając, że L

u

 = L

w

 - DL

w

, uzyskuje się 

zależność:

DL

w

 - straty pracy 

(energii) w układzie 
mechanicznym 
(maszynie)

w

u

L

L

w

w

L

L

1

background image

Proces konstruowania maszyn

6. Sprawność c.d.

Sprawność - obliczanie na podstawie mocy 
dostarczonej i straty mocy w układzie:

DP

w

 - straty mocy w 

układzie 
mechanicznym 
(maszynie)

7. Lekkość

Wiąże się ze strukturą projektowanej 
konstrukcji, ukształtowaniem elementów, 
gęstością zastosowanego materiału. Szczególnie 
ważne w przypadku statków powietrznych. Mała 
masa elementów obrotowych, to mniejszy 
moment dynamiczny - łatwiejszy rozruch i 
hamowanie, mniejsze obciążenia dynamiczne 
maszyny.

w

w

P

P

1

background image

Proces konstruowania maszyn

8. Dostępność i cena materiałów

Grupy materiałowe:

• metale i ich stopy,

• polimery,

• materiały ceramiczne,

• kompozyty.

Znaczne różnice cech użytkowych, jak: 
wytrzymałości, własności tribologicznych, 
termicznych, antykorozyjnych, tłumienia drgań, 
a także własności technologicznych, jak 
spajalności, skrawalności, tłoczności, własności 
odlewniczych.

Wybór optymalnego tworzywa dla przyjętej 
konstrukcji, uwzględniając jego dostępność i 
cenę.

background image

Proces konstruowania maszyn

9. Równomierność przenoszenia obciążeń

Zagwarantowanie względnie równomiernego 
obciążenia węzłów statycznych lub 
kinematycznych. Zasada: unikanie przenoszenia 
sił na jednej drodze, zastępując je rozwiązaniami 
wielodrożnymi, np. zastępowanie jednolinowych 
urządzeń wyciągowych urządzeniami 
wielolinowymi. Unikanie koncentracji naprężeń w 
okolicach karbów konstrukcyjnych i 
technologicznych.

10. Technologiczność

Możliwie jak najprostsze wykonanie 
poszczególnych elementów. Wybór metody 
wytwarzania elementu (obróbka mechaniczna, 
przeróbka plastyczna, odlewanie - kryterium: np. 
koszty przy zachowaniu żądanych własności).

background image

Proces konstruowania maszyn

11. Podatność eksploatacyjna

Jest warunkiem oceny jakości maszyny w fazie 
eksploatacji. Dotyczy łatwości obsługi i usuwania 
zaistniałych niesprawności. Wpływa na 
efektywne wykorzystanie maszyny, jej wydajność 
i koszty użytkowania. Generalnie łatwość obsługi 
i przeprowadzenia napraw skraca czas 
bezproduktywnych przestojów maszyny.

12. Ergonomiczność

Cecha związana z komfortem (i 
bezpieczeństwem) użytkowania maszyny. 
Wpływa znacząco na wydajność wykonywanych 
prac.

background image

Proces konstruowania maszyn

13. Ekologiczność

Minimalizacja negatywnych oddziaływań 
konstrukcji na ludzi i środowisko. Ograniczenie 
emisji substancji szkodliwych do otoczenia, 
rozprzestrzeniania się drgań i hałasu, 
promieniowania termicznego. Możliwość 
ponownego przetworzenia zastosowanych 
materiałów (recykling).

14. Zgodność z wymaganiami 
jakościowymi

i normalizacyjnymi

Stosowanie rozwiązań znormalizowanych obniża 
koszty, ułatwia i upraszcza procesy 
konstruowania, wykonania oraz serwisowania 
maszyny.

background image

Proces konstruowania maszyn

14. Zgodność z wymaganiami 
jakościowymi

i normalizacyjnymi - c.d.

Znormalizowane są: wytrzymałość, twardość, 
wymiary i ich tolerancje, itp. elementów 
konstrukcyjnych, co zapewnia jednorodność i 
zamienność elementów (obniżenie kosztów).

Normy dotyczą: (a) pojęć, nazw i symboli, (b) 
części, materiałów i wyrobów, (c) metod 
obliczeń, badań, produkcji i kontroli, (d) 
warunków przechowywania i transportu.

Rodzaje norm: międzynarodowe - ISO, EN, 
państwowe - PN, ASTM (American Society for 
Testing and Materials), branżowe - BN - 
wycofywane, zakładowe - ZN

background image

Materiały konstrukcyjne

METALE I ICH 

STOPY

- stale

- żeliwa i 
staliwa

- stopy miedzi

- stopy 
aluminium

- stopy tytanu

- itd.

MATERIAŁY 

NATURALNE

- drewno

- kauczuk

- skały i minerały 
(diament, gips, 
marmur i inne)

KOMPOZYTY

- wzmacniane 
cząstkami

- wzmacniane 
włóknami

- strukturalne

- materiały 
spiekane

- itd.

TWORZYWA SZTUCZNE

- elastomery (gumy)

- plastomery: termoplasty i 
duroplasty

background image

Kryteria i zasady doboru materiałów

Podstawowe kryteria doboru materiałów:

OGÓLNE - warunki ekonomiczne
dotyczą ceny jednostkowej i dostępności 
materiałów; bardzo ważną cechą materiałów jest 
ich gęstość decydująca o masie i 
energochłonności maszyny

SZCZEGÓŁOWE - warunki eksploatacyjne
kryterium mechaniczne, cieplne, tribologiczne, 
technologiczne

background image

 moduł sprężystości (wzdłużnej E, poprzecznej 
G, objętościowej K)
 wytrzymałość statyczną (R

e

, R

m

)

 wytrzymałość zmęczeniową Z

 odporność na pełzanie
 odporność na kruche pękanie K

Ic

 współczynnik tłumienia drgań

Kryteria i zasady doboru materiałów

Kryterium mechaniczne

 przewodność cieplna, l
 ciepło właściwe C

p

 współczynnik rozszerzalności liniowej a
 temperatura topnienia T

t

 temperatura zeszklenia (dla tworzyw 
polimerowych i szkieł)

 odporność na pełzanie

Kryterium cieplne

background image

 odporność materiału na zużycie cierne, 
określona np. stałą Archarda (zależność zużycia 
ciernego od nacisku jednostkowego i granicy 
plastyczności materiału)

 wartość współczynnika tarcia poślizgowego m

 wartość współczynnika tarcia tocznego f

Kryteria i zasady doboru materiałów

Kryterium tribologiczne

Kryterium technologiczne

 skrawalność

 tłoczność

 spawalność

 lejność, itp.

background image

Wytrzymałość materiałów

Podstawowe własności wytrzymałościowe 
materiału:

 twardość
 wytrzymałość na rozciąganie
 wytrzymałość na zginanie
 udarność
 odporność na pękanie
 wytrzymałość zmęczeniowa

background image

Twardość

Twardość - opór przeciw wciskaniu w badany 
materiał odpowiednio dobranego wgłębnika, 
którym może być kulka, stożek lub ostrosłup.

Pomiar twardości materiałów metodami 
statycznymi - metody Brinella, Vickersa lub 
Rockwella.

W materiałach metalowych wykorzystuje się 
również do pomiaru twardości korelację między 
sprężystością i twardością - metoda dynamiczna, 
sprężystego odbicia (Shore’a).

background image

Metoda Brinella 

PN-EN ISO 6506-1:2008

Twardość materiału - iloraz siły 
działającej na kulkę i pola 
powierzchni odcisku:

F - siła [N]
D - średnica kulki - 10; 5; 2,5; 
2; 1 [mm]
d - średnica odcisku [mm]

Granica stosowalności: kulka 
stalowa - twardość 450 HBS; 
kulka z węglików spiekanych - 
650 HBW.

Dla stali konstrukcyjnych w 
stanie normalizowanym R

m

 = 

(0,34-0,36)HB.

F

d

D

)

(

2

102

,

0

2

2

d

D

D

D

F

HB

background image

Metoda Vickersa 

PN-EN ISO 6507-1:2007

Wgłębnik - diamentowy 
ostrosłup o dwuściennym 
kącie 136

O

.

Obciążenie: 49; 98; 196; 
294; 490; 981 N (5; 10; 20; 
30; 50; 100 kG).

Twardość - stosunek siły 
nacisku F (w N) do pola 
powierzchni odcisku:

d - średnia arytmetyczna 
długości obu przekątnych 
odcisku [mm]

F

d

1

d

2

136

O

2

1891

,

0

d

F

HV

background image

Metoda Rockwella 

PN-EN ISO 6508-

1:2007

Wgłębnik - kulka stalowa o 
średnicy 1/16 cala lub 
stożek diamentowy o kącie 
rozwarcia 120

O

 i promieniu 

zaokrąglenia r = 0,2 mm.

Obciążenie dwuetapowe: 
wstępne (oba wgłębniki) - 
98 N (10 kG) - zerowanie 
wskazówki czujnika; 
zasadnicze: kulka - 883 N 
(90 kG), stożek - 1373 (140 
kG).
Po ok. 15 sekundach 
zwalnia się obciążenie 
zasadnicze - odczyt wartość 
twardości (pod obciążeniem 
wstępnym).

Twardość - głębokość 
wniknięcia wgłębnika 
liczona od 
hipotetycznej 
płaszczyzny pod 
powierzchnią próbki 
X.

HRB = 130 - h/0,002

HRC = 100 - h/0,002

background image

Wytrzymałość na rozciąganie

PN-EN 10002-1:2004

Powolne jednoosiowe rozciąganie próbki 
(cylindrycznej lub płaskiej) z szybkością od 3 do 
30 MPa/s. Bezpośrednim wynikiem badania jest 
wykres w układzie siła-wydłużenie.

Normalizacja wykresu - uniezależnienia wyników 
od geometrii i wymiarów próbek. Po normalizacji 
- wykres w układzie naprężenie-odkształcenie 
(kształt wykresu pozostaje bez zmian).

s= F/s

0

e= Dl/l

0

s

0

 - przekrój próbki w stanie początkowym w 

obszarze pomiarowym
l

0

 - długość pomiarowa próbki w stanie 

początkowym
Dl - wydłużenie próbki 

background image

Wytrzymałość na rozciąganie

R

H

 = F

H

/S

0

 [MPa] - granica proporcjonalności

A = Dl/l

0

 [%] 

- wydłużenie
R

sp

 = F

sp

/S

0

 [MPa] - granica sprężystości

R

e

 = F

e

/S

0

 [MPa] - granica plastyczności

Z = DS/S

0

 [%] - 

przewężenie
R

m

 = F

m

/S

0

 [MPa] - wytrzymałość na rozciąganie

Moduł Younga

tga = E

Prawo Hooka

s = E·e

a

background image

Wytrzymałość na rozciąganie

Materiały nie wykazujące 
wyraźnej granicy 
plastyczności (twarde, 
kruche):

 umowna granica 
sprężystości

R

0,05

 = F

0,05

/S

0

 umowna granica 
plastyczności

R

0,2

 = F

0,2

/S

0

F

0,05

 - siła powodująca 

odkształcenie trwałe 0,05%
F

0,2

 - siła powodująca 

odkształcenie trwałe 0,2%

background image

Wytrzymałość na ściskanie

Próba wytrzymałości na ściskanie - powolne 
jednoosiowe ściskanie próbki cylindrycznej. 
Bezpośrednim wynikiem badania jest wykres w 
układzie siła-przemieszczenie. Wykres 
praktycznie nie różni się od zarejestrowanego 
podczas próby rozciągania.

Wytrzymałość na ściskanie:

R

c

 = F

mc

/S

0

Granica plastyczności w czasie ściskania:

R

ec

 = F

ec

/S

0

odkształcenie (skrócenie) próbki:

e

c

 = Dl/l

0

background image

Wytrzymałość na zginanie

PN-EN ISO 7438:2006

L

b

a

Badanie wytrzymałości na 
zginanie przeprowadza się 
w próbie 3-punktowego 
zginania próbki.
Naprężenia zginające 
określa się ze wzoru:

M

g

 - moment zginający 

[Nm]
W

g

 - wskaźnik 

wytrzymałości przekroju na 
zginanie [m

3

]

F - siła [N]
D - ugięcie próbki 
[mm]

g

g

g

W

M

background image

Moment bezwładności figury 

płaskiej

Moment bezwładności figury płaskiej względem 
osi obojętnej (przechodzącej przez środek 
ciężkości figury)

A

x

dA

y

J

2

A

y

dA

x

J

2

background image

Wskaźnik bezwładności figury 

płaskiej

Wskaźnik wytrzymałości (bezwładności) 
przekroju względem osi obojętnej - jest to 
stosunek momentu bezwładności tego przekroju 
względem osi obojętnej do odległości włókien 
skrajnych tego przekroju od tej osi. 

max

x

J

W

x

x

max

y

J

W

y

y

Znajomość wartości tego wskaźnika niezbędna 
jest do obliczeń naprężeń występujących w 
zginanym przekroju.

background image

Wskaźnik bezwładności figury 

płaskiej

Wskaźnik wytrzymałości (bezwładności) 
przekroju względem środka ciężkości - jest to 
stosunek momentu bezwładności tego przekroju 
względem środka ciężkości do promienia okręgu 
opisującego ten przekrój.

max

r

J

W

o

o

y

x

o

J

J

J

Znajomość wartości tego 
wskaźnika niezbędna jest do 
obliczeń naprężeń 
występujących w skręcanym 
przekroju.

background image

Wskaźnik wytrzymałości przekroju 

na zginanie

background image

Wskaźnik wytrzymałości przekroju 

na zginanie

background image

Wskaźnik wytrzymałości przekroju 

na zginanie

background image

Udarność 

PN-EN 10045-1:1994

Badanie udarności - 
dynamiczne zginanie 
próbki z karbem. 
Energia konieczna do 
złamania próbki - 
różnica położenia 
początkowego i 
końcowego wahadła. 
Najczęściej stosuje się 
dwa rodzaje karbów - 
„V” i „U”.
Miarą udarności jest 
stosunek energii 
złamania próbki do 
pola przekroju 
poprzecznego próbki.

KCV = K/S

0

 [J/cm

2

]

KCU = K/S

[J/cm

2

]

background image

Udarność 

PN-EN 10045-1:1994

r=0,25 mm

0

r=1 mm

KC

KCV

KCU

energia

zarodkowania

pęknięcia

energia

propagacji

pęknięcia

r

background image

Ścinanie 

PN-H-04321:1986

Ścinanie - działanie dwu sił 
równoległych o przeciwnych 
zwrotach, tworzących parę 
sił. 

Ścinanie czyste - ramię sił 
równe zero.

Ścinanie technologiczne - 
ramię sił bardzo małe 
(sytuacja w praktyce).

Rzeczywiste naprężenia 
(styczne) występujące w 
materiale przy ścinaniu:

t = F/S [MPa]

background image

Skręcanie

Skręcanie - odkształcenie 
wywołane przez:

 siłę lub

 parę sił lub

 dwie pary sił lub

 dwa momenty sił
równe co do wartości lecz o 
przeciwnych zwrotach 
działających na końcach pręta 
w płaszczyznach 
prostopadłych do jego osi.

background image

Skręcanie

Naprężenia skręcające:

t

s

 = M

s

/W

o

M

s

 - moment skręcający

W

o

 - wskaźnik wytrzymałości przekroju na 

skręcanie:

•  dla przekroju kołowego W

o

  0,2d

3

•  dla przekroju pierścieniowego W

o

  0,2(D

4

 - 

d

4

)/D

Znając prędkość obrotową n (obr/min.) oraz 
przenoszoną moc P (kW), moment skręcający 
oblicza się wg wzoru:

M

s

 = 9554,1·P/n [Nm]

background image

Odporność na pękanie 

PN-EN ISO 

12737:2006

Odporność na pękanie metali - próba liniowo 
sprężystej mechaniki pękania. Zginanie próbki z 
naciętym karbem, na wierzchołku którego 
wytwarza się wcześniej zmęczeniowo zarodek 
pęknięcia. Wyznacza się współczynnik 
intensywności naprężeń w warunkach płaskiego 
stanu naprężeń:

Współczynnik K

Ic

, [MPa/m

1/2

] jest stałą 

materiałową.

a - długość karbu
s - naprężenie 
działające na 
materiał


Document Outline