Hamulec jest to urządzenie mechaniczne służące do:

1. zmniejszania prędkości, lub zatrzymywania ruchomych, najczęściej obrotowych, elementów mechanizmów, lub maszyn - hamulec zatrzymujący

2. trzymania elementów mechanizmów, lub maszyn nieruchomo, lub pozwalania im się obracać w pewnych sytuacjach - hamulec luzujący

3. skalowania obciążania maszyn w celu symulowania zewnętrznego obciążenia - hamulec pomiarowy, lub hamownia

Działanie hamulców polega na przejęciu części, lub całości energii kinetycznej urządzenia i rozproszeniu jej. W układach napędowych z rekuperacją energii, energia hamowania jest przetwarzana w inną formę energii (energia elektryczna, energia hydrauliczna, lub energia mechaniczna) i składowana w odpowiednim akumulatorze do późniejszego wykorzystania. W takich układach rolę hamulca przejmuje generator prądu, pompa, lub przekładnia.

SPRZĘGŁA
Główne zadania realizowane przez sprzęgła: przenoszenie momentu obrotowego, ułatwienie konstrukcji, wykonawstwa, transportu i eksploatacji, ułatwienie a niekiedy umożliwienie montażu i demontażu elementów zespołów maszynowych realizujących ruch obrotowy, łagodzenie przebiegu zmian momentu obrotowego tłumienie drgań,kompensacja błędów ustawienia.

Rodzaje połączeń nitowych

Nitowanie dzielimy na:

• zwykłe, kiedy obydwa łby nitu występują ponad powierzchnię nitowanych części

• rurkowe,

• kryte, kiedy łby nitów są schowane równo z powierzchnią łączonych części. Ponieważ ten typ nitowania ma gorsze właściwości wytrzymałościowe bywa stosowany tylko ostateczności.

• Nit w swej wyjściowej formie składa się z główki (1) i trzonu (szyjki) (2). Umieszczony w otworze w łączonych elementach zostaje zakuty (zamknięty) przez spęczanie trzpienia, tworząc zakuwkę (3). Zamykanie nitu przeprowadza nitowacz (robotnik) ręcznie, przy pomocy młotka ręcznego lub pneumatycznego, ręcznej nitownicy (kształtującej zakuwkę) lub nitownicy maszynowej.

• Do nitowania ręcznego stosujemy: młotek ślusarski, wspornik do łba nitu, dociskacz do uszczelnienia nitowania oraz zakuwnik do uformowania zakuwki.

• Nity niewielkich rozmiarów można zakuwać na zimno. Większe i w bardziej odpowiedzialnych konstrukcjach zakuwa się na gorąco.

Własności połączenia nitowego

Wprawdzie połączenie nitowe jest przynajmniej częściowo połączeniem ciernym, to obliczenia wytrzymałościowe połączeń nitowych dokonuję się zakładając, że to nit lub ich grupa przenosi całe obciążenie. Nity najczęściej pracują na rozciągane lub na ścinane i te warunki konstruktor musi uwzględnić projektując połączenie nitowe.

Wytrzymałość zmęczeniowa

Z_rj – przy jednostronnie zmiennym rozciąganiu,

Z_rc(ro) – przy obustronnie zmiennych wahadłowych obciążeniach

osiowych (rozciąganie, ściskanie),

Z_gj – przy jednostronnie zmiennym zginaniu,

Z_go – przy obustronnie zmiennym zginaniu,

Z_sj – przy jednostronnie zmiennym skręcaniu,

Z_so – przy obustronnie zmiennym skręcaniu,

Z_tj – przy jednostronnie zmiennym ścinaniu,

Z_to – przy obustronnie zmiennym ścinaniu.

Połączenia gwintowe

podział

pośrednie

- części maszyn łączy się za pomocą łącznika składającego się ze śruby i nakrętki. Rolę nakrętki może również spełniać gwintowany otwór w jednej z części. Skręcenie śruby z nakrętką, tworzy połączenie śrubowe

Bezpośrednie

– gwint jest wykonany na łączonych częściach, połączenie powstaje przez wkręcenie elementu z gwintem zewnętrznym w otwór z gwintem wewnętrznym

Gwint

uzyskuje się przez wykonanie na powierzchni walcowej lub stożkowej jednego lub kilku śrubowych rowków o określonym kształcie. Powstałe występy oraz bruzdy, obserwowane w płaszczyźnie przechodzącej przez oś gwintu tworzą zarys gwintu

• Podziałką gwintu h_z (P) nazywa się odległość sąsiednich zarysów mierzoną wzdłuż osi gwintu

• Skokiem gwintu h nazywa się przesunięcie zarysu zwoju, wzdłuż osi po pełnym jego obrocie

h = h_z gwint jednokrotny

h # h_z gwint wielokrotny

Zalety gwintów metrycznych:

• znaczna wytrzymałość,

• samohamowność,

• mała wrażliwość na niedokładność wykonania.

Wady gwintów metrycznych:

• niedokładność osiowania,

• niska sprawność.

Gwinty trapezowe są stosowane przeważnie

w połączeniach ruchowych (mechanizmach śrubowych).

Charakteryzują się one dużą wytrzymałością , oraz wysoką sprawnością.

Gwinty trapezowe symetryczne – przenoszą duże obciążenia obukierunkowe.

Dodatkową zaletą jest możliwość regulacji i kasowania luzów poosiowych.

Gwinty trapezowe niesymetryczne – charakteryzują się największą wytrzymałością. Powinny pracować tylko przy jednokierunkowym obciążeniu.

podnoszenie

*napinanie złącza*

T – siła tarcia. T = N ⋅ µ = N ⋅ tg ρ

H = Q ⋅ tg (γ + ρ) R=Q/cos(γ + ρ)

opuszczanie

*luzowanie złącza* H = Q ⋅ tg (γ - ρ) R=Q/cos(γ - ρ)

Zapis ogólny: H = Q ⋅ tg (γ ± ρ)

(+) podnoszenie; (-) opuszczanie

Przekrój osiowy

T=N ⋅ µ = (F /cos α_r) ⋅ µ = F ⋅ µ′

µ′ = tgρ′= µ/ cos α_r

gdzie:

α_r -kąt roboczy gwintu;

µ′ -pozorny współczynnik tarcia

ρ′ -pozorny kąt tarcia.

UWAGA!

Im większe jest α_r , tym większa jest siła tarcia,

stąd wynika wniosek, że

w mechanizmach śrubowych należy stosować gwinty o zarysie trapezowym i prostokątnym,

a w połączeniach śrubowych - trójkątnym

Praca uzyskana:

L_u = Q * h = Q * π*d_{s .}*tg γ

Praca włożona:

L_w = 2* π* Ms = Q * π*d_{s .}*tg ( γ + ρ′ )

Sprawnością η_g

– nazywamy stosunek pracy użytecznej, uzyskanej do pracy włożonej

η_g =L_u / L_w= tg γ/ tg( γ + ρ′ )

M_T1 moment tarcia na średnicy roboczej gwintu

M_T2 moment tarcia na do-datkowej średnicy oporowej

M_T1=F*d_s/2= 0,5Q ⋅ ds ⋅ tg(γ ± ρ′)

M_T2 = Q ⋅ µ ⋅ Dsr ⋅ 0,5

gdzie:

µ - współczynnik tarcia

r_śr = (D_z+D_w)/4 - średni promień powierzchni styku gwintu.

D_z –średnica zewnętrzna powierzchni oporowej nakrętki (dla

nakrętek sześciokątnych i kwadratowych – rozwartość klucza)

D_w –średnica wewnętrzna powierzchni oporowej (średnica otworu

na śrubę).

Całkowity moment skręcający wynosi:

M_s = M_T1 + M_T2 = 0,5Q ⋅ ds ⋅ tg(γ ± ρ′) + Q ⋅ µ ⋅ r_śr

M_s = F_r ⋅ l – moment wywołany siłą ręki (100 ÷ 300 N)

gdzie:

F_r – Siłą ręki człowieka (100 ÷ 300 N);

l – czynna długość klucza.

Obliczenia wytrzymałościowe śrub

Zniszczenie połączeń gwintowych może nastąpić w wyniku:

• nadmiernego obciążenie

• wadliwego wykonanie gwintu

Gwint może być zgnieciony, ścięty lub złamany. W pewnych warunkach może ulegać zużyciu ściernemu.

Rdzeń śruby może podlegać rozciąganiu, ściskaniu, skręcaniu, wyboczeniu lub obciążeniom złożonym.

W części niegwintowanej:

śruba ciasno pasowana może być ścięta a powierzchnie boczne uszkodzone pod wpływem nacisków.

śruba luźno pasowana narażona jest na zginanie i naciski jw.

Dobór gwintu śruby zależy od wartości nacisków na jego powierzchni i wytrzymałość rdzenia śruby

Połączenie śrubowe obciążone tylko osiową siłą rozciągającą ,Śruba obciążona siłą osiową i momentem skręcającym ,Połączenie z użyciem śrub napiętych wstępnie,Połączenie śrubowe obciążone siłą poprzeczną

PRZEKŁADNIE CIERNE

Materiały na te przekładnie muszą:

-    być odporne na zużycie;

-    mieć duży współczynnik tarcia;

-    mieć duży nacisk jednostkowy;

-    mieć duży moduł sprężystości;

-    mieć mały współczynnik tarcia wewnętrznego;

-    dobrze odprowadzać ciepło;

-    być niewrażliwe na wilgoć i zmiany temperatur (mała higroskopijność).

Kombinacje materiałów:

1.      Stal hartowana po stali hartowanej.

2.      Żeliwo po żeliwie.

3.      Masy plastyczne na stali lub żeliwie.

Zalety przekładni ciernych:

-          prosta budowa;

-          płynność pracy;

-          cichobieżność;

-          łatwość zmiany przełożenia;

-          możliwość stosowania przekładni odciążonych

Wady przekładni ciernych:

-          duże naciski na wały i łożyska;

-          niska sprawność;

-          niestałe przełożenie;

-          przenoszenie małych sił (do 15 kW)

Przekładnie zębate – geometria
Wymiary wieńca koła zębatego

Przekładnie zębate – obliczenia wytrzymałościowe
Zginanie zęba

PRZEKŁADNIE ZĘBATE – dobór katalogowy

Dobór przekładni do pracy ciągłej oraz przerywanej nie dźwignicowej

Dokonuje się na podstawie:

- mocy Pt (wg katalogu)

- przełożenia - i

- prędkości obrotowej – n1 lub n2

- mocy efektywnej – Pe = P x f

f – współczynnik obciążenia – tab, 3 – s.13

Moc Pt wybranej przekładni powinna być większa lub równa mocy efektywnej Pe

Określenie przekładni w zamówieniu:

• typ i odmiana,

- wielkość,

- przełożenie,

- układ wałów wyjściowych,

• odmiana wykonania specjalnego tylko dla

przekładni w wykonaniu W1, W2, W3

Połączenia zgrzewane

Zgrzewaniem nazywa się zwykle proces łączenia materiałów w wyniku lokalnego ich ogrzania do stanu ciastowatości i dociśnięcia do siebie.

Charakterystyka połączeń zgrzewanych

Przykłady połączeń zgrzewanych

Spotykane sposoby zgrzewania można podzielić na:

- elektryczne (oporowe, łukiem wirującym, ultradźwiękowe, dyfuzyjne);

• mechaniczne ( tarciowy i zgniotowy ),

• ogniskowe,

• gazowe,

• ultradźwiękowe,

• dyfuzyjne

Projektowanie połączeń zgrzewanych

Wytrzymałość połączeń zgrzewanych oblicza się w zasadzie według pełnego przekroju wykonanego złącza, wprowadzając przy obliczaniu naprężeń dopuszczalnych odpowiedni współczynnik osłabienia zgrzeiny z. Jeżeli zgrzewane są materiały o różnej wytrzymałości, do wyznaczenia naprężeń dopuszczalnych należy przyjąć własności materiału słabszego. k’ = z k

- przy rozciąganiu (ściskaniu);

- przy zginaniu;

- przy skręcaniu;

- przy ścinaniu.

Dla stali niskowęglowych i niskostopowych można w przybliżeniu przyjąć:

, ,

Zalecane wymiary szwów połączeń zgrzewanych punktowo i liniowo:

d=s+3mm, 3d < t < 5d, 1,5d < c < 2,5d

Projektując połączenia zgrzewane punktowe i liniowe należy dążyć do takiego ich kształtowania aby podlegał naprężeniom stycznym, natomiast należy unikać naprężeń rozciągających.

Przykład 1. Obliczyć potrzebną liczbę n zgrzein punktowych oporowych o średnicy d=4mm dla konstrukcji jak na rysunku, obciążonej siłą P=6kN, zakładając współczynnik bezpieczeństwa x_e=2. Materiał łączonych elementów to stal niskowęglowa o R_e=215MPa

Zgrzeina podlega naprężeniom ścinającym, więc warunek wytrzymałościowy ma postać:

Po przekształceniu powyższego wzoru otrzymano zapis na potrzebną liczbę zgrzein:

gdzie: - naprężenie dopuszczalne na ścinanie zgrzeiny.

Według z tablicą 5.6 należy przyjąć współczynnik wytrzymałości zgrzeiny z=0.6.

Naprężenie dopuszczalne na rozciąganie dla materiału rodzimego:

Po podstawieniu:

Przyjmujemy: n=12.

ALGORYTM OBLICZEŃ i DOBORU ŁOŻYSK TOCZNYCH

Ustalenie schematu konstrukcyjnego łożyskowania

Określenie wartości i kierunku obciążeń działających w węzłach łożyskowych oraz prędkości obrotowej łożysk

Dla obciążeń zmiennych obliczyć obciążenie średnie P_m i prędkość średnią n_m

Ustalić geometryczne ograniczenia konstrukcyjne

Wybrać typ łożyska

Przyjąć wymaganą trwałość łożyska

Wyznaczyć wartość stosunku C/P dla przyjętej trwałości i typu łożyska

Obliczyć obciążenia zastępcze P = V^.X^.F_r + Y^.F_a

Obliczyć obciążenie efektywne P_e = f_d ^. P

Obliczyć wymaganą nośność ruchową C = P_e ^. C/P

Obliczyć efektywną nośność ruchową C_e = f_t ^. C

Obliczyć zastępcze obciążenie spoczynkowe

P₀ = max (P₀₁ , P₀₂)

P₀₁ = X₀ ^. F_r + Y₀ ^.F₀

P₀₂ = F_r

Obliczyć wymaganą nośność spoczynkową

C₀ = s₀ ^. P₀

Dobrać łożyska z odpowiedniego katalogu łożysk tocznych

- ich nośność oraz wymiary geometryczne

Sprawdzić trwałość ścierną łożysk

Zweryfikować nośność efektywną C_e = f_t ^. C

Dobrać środek smarny

Obliczyć trwałość efektywną

L_e = a₁ ^. a₂ ^. a₃^.(C_e / P_e)^p

przy rozciąganiu σ_r = k_{r ,} (k_rj, k_ro) (2.5)

przy ściskaniu σ_c = k_c , (k_cj) (2.6)

przy zginaniu σ_g = k_g , (k_gj, k_go) (2.7)

przy skręcaniu τ_s = k_s , (k_sj, k_so) (2.8)

przy ścinaniu τ_t = k_t . (k_tj, k_to)

p = p_dop (2.10)

gdzie: P jest siłą wywołującą nacisk,

F_rz jest rzutem powierzchni styku na płaszczyznę prostopadłą do kierunku

działania siły P,

p_dop – dopuszczalna wartość nacisków stykowych

Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie: k_r = (2.11)

Naprężenia dopuszczalne na ściskanie: k_c = (2.12)

Naprężenia dopuszczalne na zginanie: k_g = (2.13)

Naprężenia dopuszczalne na skręcanie k_s = (2.14)

Naprężenia dopuszczalne na ścinanie k_t =