O
pisz
istotę działania nitu. Sporządź szkic połączenia nitowego
dwóch blach.
Połączenie nitowe działa na
tej samej zasadzie jak połączenie śrubowe luźne tzn.
wytrzymałość połączenia zależy od siły tarcia wytworzonej
pomiędzy łączonymi elementami oraz elementami a łbami nitów.
Nity są połączeniami nierozłącznymi. Rdzeń nie powinien
pracować na ścinanie a wyłącznie na rozciąganie.
J
akie
należy stosować kryteria i zalecenia podczas konstruowania
połączeń klejonych?
POŁĄCZENIA
KLEJONE
N
ie
powinno pracować na odrywanie należy je obciążać na ścinanie.
Należy dążyć do tego aby powierzchnia była możliwie duża. Oraz
dbać o to by równomiernie obciążać klej.
Wyjaśnij
dlaczego podczas weryfikacji wytrzymałościowej rozróżnia się
obciążenia zmienne i zmienne warunki działania.
Ponieważ
zmienność obciążeń i warunków działania ma istotny wpływ na
trwałość i niezawodność. Zmienność obciążeń wpływa na
zmęczenie materiału. Im większe zmiany obciążenia tym mniejsza
wytrzymałość zmęczeniowa. Zmienność warunków działania
uwzględnia się by wyznaczyć jakie będą rzeczywiste obciążenia
urządzenia (maszyny rzadko działają cały czas na 100%
obciążeniu) tzn. jeżeli maszyna pracuje pod dość równomiernym
obciążeniem i w stałych warunkach nie musi być tak wytrzymała
jak tak taka która pracuje przy dużej zmienności obciążenia i
cały czas z pełną mocą np.
Jak wytrzymały
ma być rower 99 na 100 sztuk będzie używane przez dzieci do jazdy
po parkingu a tylko jeden będzie używany przez ciężką osobę do
jazdy w terenie. – nie zawsze więc trzeba obliczać sprzęt na
ekstremalne obciążenia (dorosły w terenie), większość
egzemplarzy zda egzamin pomimo słabej konstrukcji.
W
yjaśnij
w jaki sposób można wyznaczać dynamiczną cechę konstrukcyjną
dla nie obciążonych połączeń gwintowych.
W
oparciu o przewidywane obciążenia jakie ma to połączenie
przenosić, wytrzymałość śruby oraz łączonych elementów.
Wyjaśnij
pojęcie : Minimalny Promień Karbu.
Minimalny
promień karbu (p –( ro)) to promień jaki wytworzy się w karbie
pod wpływem naprężeń niezależnie od tego jak ostro ten karb
wykonamy. Dla tego do obliczeń zawsze przyjmuje się p jeśli karb
jest mniejszy od niego.
Porównaj
własności 1 rzędowych łożysk tocznych kulkowych i
wałeczkowych.
Jednorodne łożyska wałeczkowe
nie przenoszą żadnych obciążeń poosiowych i musi istnieć luz
dla elementu tocznego aby przy dużej temp łożysko nie zaklinowało
się. Natomiast łożyska kulkowe przenoszą siły promieniowe i
poosiowe oraz działają z dużymi prędkościami. Jednak łożyska
wałeczkowe przy tym samym rozmiarze mogą przenosić większe
obciążenia poprzeczne niż łożyska kulkowe.
Uzasadnij
stwierdzenie iż opis struktury zewnętrznej i wewnętrznej nie są
wystarczającymi opisami umożliwiającymi wykonanie wytworu.
Opisy
struktury wewnętrznej i zewnętrznej wytworu nie są pełnym opisem
gdyż nie podają dynamicznych cech konstrukcyjnych czyli stanu
wytworu w czasie montażu.
Skutki
istnienia karbu opisywane są miedzy innymi za pomocą liczby
działania karbu i liczby kształtu. Opisz jak można wyznaczać
doświadczalnie wartości tych liczb.
Liczbą
działania karbu wyznacza się doświadczalnie poprzez
przeprowadzenie badań zmęczeniowych dla identycznych elementów z
karbem i bez karbu. Bk=z0/z0,k .
Ponieważ są to długotrwałe i drogie badania wartość tę można
wyznaczyć ze wzoru:
W
procesie konstruowania stosowane są różne kryteria. Podaj
przykład kryterium, którego uwzględniane prowadzić będzie
często do rezygnacji z zastosowania tworzyw o wysokich
właściwościach wytrzymałościowych.
Kryteria
ekonomiczne (słabsze materiały są zwykle tańsze). Kryteria
dotyczące poprawności działania i niezawodności, przykładowo
jeżeli jakiś wspornik się odkształci a wytwór zachowa swoje
funkcje (sprawność), a jeśli wykonamy go z wysoko wytrzymałego
materiału to zamiast się poddać i odkształcić plastycznie to
pęknie. Materiały (stale) o niższych współczynnikach
wytrzymałościowych są bardziej odporne na działanie karbu (czyli
np. ewentualne uszkodzenie wynikające z faktu iż ktoś uderzył w
element i wybił karb nie będą miały takiego wpływu na
funkcjonowanie wytworu, są też mniej wrażliwe na wpływ
chropowatości powierzchni). Często także stosowanie metalu o
wysokiej wytrzymałości nie ma uzasadnienia z przyczyn
ekonomicznych. Tam gdzie masa i objętość elementu nie odgrywają
decydującej roli warto nieraz zastosować gorszą stal ( choć dla
zapewnienia tej samej wytrzymałości elementu będzie większy i
cięższy) ale sam element będzie tańszy. Zazwyczaj słabsze
materiały są także łatwiejsze w obróbce.
Czy
liczba wpływu wielkości elementu stosowana podczas weryfikacji
wytrzymałościowych rośnie czy też maleje ze wzrostem wielkości
elementu ? Odpowiedz szczegółowo uzasadnij.
Liczba
wpływu wielkości elementu (E-epsilon) rośnie.
Spowodowane jest
to faktem, że wraz ze wzrostem wielkości przekroju elementu coraz
trudniej kontrolować strukturę wewnętrzna materiału. W elementach
o większym przekroju nie da się przeprowadzić tak dokładnej
obróbki cieplnej. Jest więcej wtrąceń i innych wad materiału
które obniżają jego wytrzymałość.
2
rozciągane płaskowniki połączono za pomocą nakładek oraz śrub
a- luźnych, b- pasowanych. Który rodzaj śrub (a czy b) zapewni
większa wytrzymałość połączenia? Odpowiedz szczegółowo
uzasadnij.
Większą wytrzymałość
połączenia zapewniają próby pasowane (odpowiedź B). Gdyż
przenoszą obciążenia za pomocą rdzenia (pracują na ścinanie)
oraz za pomocą tarcia ( jak zwykła śruba) wytworzonego na styku
łączonych elementów i łeb śruby – element i nakrętka –
element. Podczas gdy w śrubach luźnych obciążenie
przenoszone jest tylko poprzez siłę tarcia.
W
yjaśnij
dlaczego karby odciążające powodują zmniejszenie wartości
liczby kształtu. Wykonaj szkic pokazujący przykład karbu
obciążających.
Karby
odciążające powodują zmniejszenie spiętrzania naprężeń i
bardziej łagodny przebieg linii naprężeń. Na rysunku po lewej
uzyskano zmniejszenie spiętrzenia naprężeń a na rysunku po
prawej zmniejszono sztywność piasty uzyskując zmniejszenie liczby
kształtu i łagodniejszy rozkład naprężeń.
J
edno
z kryterium konstrukcyjnych sugeruje potrzebę równoważenia sił
wewnętrznych w zespołach elementów. Sporządź szkic zespołów
elementów będącego przykładem spełnienia tego zalecenia.
Objaśnij dlaczego zespół ten spełnia podane kryterium.
Na
obu rysunkach przedstawiono przykład równoważenia sił
wewnętrznych w układzie. W przypadku a na łożyskach obu wałów
występują siły poziome a w przypadku b siły te wzajemnie się
równoważą pozwala to stosować mniejsze łożyska i korpusy które
w przypadku b nie muszą przenosić dodatkowych obciążeń.
J
akie
należy stosować kryteria i zalecenia podczas konstruowania
gumowych elementów podatnych.
Gumowe
elementy podatne:
- mają pracować na sciskanie (także na
skręcanie)
- nie powinny być rozciągane
- należy
zapewnić przestrzeń w której może się odkształcać się element
gumowy.
E lementy podatne mogą posiadać charakterystykę liniową lub nieliniową. Opisz w jaki sposób można uzyskać charakterystykę nie liniową. Sporządź szkic elementu posiadającego charakterystykę silnie nieliniową.
Poprzez
zastosowanie sprężyny o zmiennej średnicy o zmiennym skoku zwoju,
poprzez różą obróbkę cieplna poszczególnych zwojów sprężyny
poprzez zastosowanie złożenia kilku sprężyn. Jak złożenie to
silnie nieliniowe charakterystyki.
Czy zastosowanie obciążeń
wstępnych dla elementów obciążonych siłami zewnętrznymi może
prowadzić do zwiększenia liczby stałości naprężeń? Odpowiedź
uzasadnij
Tak można doprowadzić np. do sytuacji w
której obciążenia dwustronne przejdą w tętniące lub
jednostronne a takie mają mniej niszczący wpływ na materiał.
Czy obciążenia wstępne mogą
zwiększyć wytrzymałość elementu?
Mogą np. w belkach
betonowych daje się zbrojenie które wstępnie sciska beton (beton
jest bardzo słaby na rozciąganie). Dzięki temu przy rozciąganiu
najpierw siły obciążające „wyzerują” naprężenia
ściskające a dopiero potem z
aczną
rozciągać materiał. Ponadto należy tak rozplanować belke ( i
jej obciążenie) aby możliwie duża część przekroju była
ściskana (bo beton ma wysoką wytrzymałość na ściskanie).
Podobnie jest w ciągadłach z węglików spiekanych są one
wstępnie sciskane za pomocą stalowego pierścienia a w czasie
ciągnięcia drutu siły rozciągające jedynie zerują naprężenia
ściskające a nie od razu rozciągają.
Opisz w jaki sposób
konstruktor może zwiększyć samohamowność połączenia
gwintowego. UWAGA!!! Pytanie nie dotyczy zabezpieczeń nakrętek
przed samoczynnym odkręceniem się.
SAMOHAMOWNOŚĆ
GWINTU. Samohamowność można zwiększyć poprzez:
-
zastosowanie gwintu drobnozwojowego
- zastosowanie innego niż
metryczny zarysu gwintu (trapezowy, trapezowy niesymetryczny, i
ewentualnie prostokątny)
- Taki dobór materiału śruby i
nakrętki aby był między nimi był wysoki współczynnik tarcia.
Wyjaśnij dla czego śruby fundamentowe były śrubami długimi a mocowane za ich pomocą łapy fundamentowe korpusów maszyn były odpowiednio wysokie.
Śruby
fundamentowe wykonuje się jako długie aby zapewnić im odpowiednia
podatność tzn. dąży się do tego aby pod wpływem naprężeń
termicznych czy niedokładności wykonania nie powstały naprężenia
(i w konsekwencji odkształcenia) korpusu. Jeżeli coś ma się
poddać to śruba fundamentowa co zazwyczaj nie szkodzi samej
maszynie. Jej duża długość zwiększa podatność śruby. Duża
wysokość łap wynika z faktu że śruba musi mieć gdzie się
wyboczyć ( poddać) jeżeli jest długa ale w całości w betonie to
się nie podda. A wysoka łapa wymusza długą i podatną śrubę.
Łatwiej wygiąć długi element.