Pasowanie - jest to skojarzenie pary elementow o tym samym wymiarze nominalnym inaczej mówiąc połączenie dwóch elementów, z których jeden obejmuje drugi. Dotyczy zwykle wałka i otworu, a także stożka i otworu stożkowego.W budowie maszyn wymagane pasowanie realizuje się poprzez odpowiedni dobór tolerancji wałków i otworów. Pasowanie oznacza się podając tolerancję otworu i wałka za znakiem "łamane" pomiędzy nimi, np. H7/e8. W budowie maszyn używa się następujących rodzajów pasowań:pasowanie luźneZawsze istnieje w nim luz pomiędzy wałkiem i otworem. Wałek może poruszać się wzdłużnie lub obracać w otworze. Stosowane w połączeniach ruchowych:pasowania mieszaneIstnieje w nim niewielki luz lub lekki wcisk. Stosowane do połączeń nie przenoszących obciążeń.pasowanie ciasneW tym pasowaniu wałek jest wciśnięty w otwór. Połączenie takie może przenosić obciążenia (zobacz połączenie wciskowe).Teoretycznie możliwa jest do zastosowania dowolna kombinacja tolerancji wałków iotworów, a w związku z tym bardzo duża ilości możliwości realizacji wymaganego pasowania. W inżynierskiej praktyce stosuje się jednak tylko wybrane kombinacje. Stosuje się tu następujące zasady:zasada stałego otworuTolerancję otworu dobiera się z grupy tolerancji H (tolerancja w głąb materiału) gdzie EI=0, a o rodzaju pasowania decyduje tolerancja wałka, np. tolerancja luźna - H7/g6, tolerancja mieszana - H7/k6, tolerancja ciasna - H7/s6.zasada stałego wałkaTolerancję wałka dobiera się z grupy tolerancji h (tolerancja w głąb materiału) gdzie es=0, a o rodzaju pasowania decyduje tolerancja otworu, np. tolerancja luźna - G7/h6, tolerancja mieszana - K7/h6, tolerancja ciasna - P7/h6. Tolerancja wymiaru – m.Wymiary pokazywane na rysunku technicznym są wymiarami nominalnymi, pożądanymi przez konstruktora. Ze względu na nieuniknione niedokładności wykonawcze wymiary rzeczywiste odbiegają od nominalnych. Konstruktor projektując element musi sobie zdawać sprawę jaką klasę dokładności będą reprezentować maszyny wykonujące dany element. W wielu przypadkach, dla krytycznych wymiarów wymusza się tolerancję wykonania, dodając wielkość tolerancji do wymiaru Istnieją jednak przypadki, kiedy odchylenie od wymiaru nominalnego jest pożądane. Ma to miejsce przy wykonaniu otworów oraz elementów cylindrycznych, w celu osiągnięcia odpowiedniego pasowania.W przypadku otworów mamy do czynienia z tolerancją wymiaru otworu, w przypadku elementów walcowych tolerancją wymiaru wałka.Tolerancję T określa się jakoT = B – Agdzie:A – wymiar graniczny dolnyB – wymiar graniczny górnyOdchyłka górna Es dla otworu lub es dla wałka oblicza się ze wzoru:Es = B – N;es = B – NOdchyłka dolna Ei dla otworu lub ei dla wałka oblicza się ze wzoru:Ei = A – N;ei = A – NOdchyłki mogą mieć wartości dodatnie lub ujemne w zależności od okoliczności.Odchyłki tolerancji są znormalizowane. Gwint,to śrubowe nacięcie na powierzchni walcowej lub stożkowej, zewnętrznej lub wewnętrznej. Komplementarne gwinty wewnętrzny i zewnętrzny mają tak dobrany kształt, że pasują do siebie. Ruch obrotowy elementu z gwintem zewnętrznym powoduje przesuwanie się tego elementu względem elementu z gwintem wewnętrznym.Gwint może być interpretowany jako równia pochyła nawinięta na powierzchnię walcową. W związku z tym mechanika gwintu jest identyczna jak równi pochyłej, dlatego też śrubę zalicza się wraz z równią pochyłą do maszyn prostych. Połączenia spawane są połączeniami nierozłącznymi i powstają w wyniku skrzepnięcia nadtopionych materiałów łączonych elementów oraz spoiny.Z punktu widzenia podstaw konstrukcji maszyn rozróżnia się spoiny czołowe, pachwinowe oraz otworowe.Mechanizmy śrubowe, są połączeniami ruchowymi i mogą być obciążone jedynie siłami skierowanymi osiowo do śruby lub momentem skręcającym. Inne obciążenia mogą powodować zginanie lub wyboczenie śrub i muszą być przenoszone przez inne elementy konstrukcyjne urządzenia jak rolki, prowadnice itp.Przed przystąpieniem do obliczeń należy dobrać materiał z jakiego będzie wykonana śruba.Warunek wytrzymałościowy śruby rozciąganej lub ściskanej ma postać: rozciąganie lub ściskanie gdzie:F - siła osiowa w [N];S - pole przekroju [m²];k_r - naprężenia dopuszczalne na rozciąganie [Pa];k_c – naprężenia dopuszczalne na ściskanie [Pa];Podczas obliczeń przyjmuje się, że obciążenie będzie przenoszone przez walec wewnątrz śruby, na którym „nawinięte” są zwoje gwintu. Zakłada się, więc, że zwoje nie przenoszą obciążenia. Dla przekroju okrągłego śruby otrzymujemy warunki wytrzymałościowe do obliczenia rdzenia śruby:lub dla ściskania Wynik uzyskujemy w metrach [m].Na podstawie znajomości d_r możliwe jest teraz dobranie gwintu trapezowego symetrycznego lub niesymetrycznego. Dobór polega na wybraniu z tabel gwintu, dla którego d_r≥d₃ odpowiadającego najmniejszej średnicy gwintu. W przypadku śrub ściskanych niezbędne jest sprawdzenie wymiaru gwintu ze względu na możliwość wyboczenia śruby.W przypadku śrub z gwintem grubozwojnym i/lub mechanizmów śrubowych smarowanych (niski współczynnik tarcia) niezbędne jest sprawdzenie samohamowności gwintu, jeśli taka jest wymagana. Czasem konieczne jest również sprawdzenie wymiaru gwintu śruby ze względu na naprężenia złożone (ściskanie lub rozciąganie wraz ze skręcaniem). Po tym etapie następuje obliczenie wytrzymałościowe nakrętki.Podstawowe parametry gwintu walcowego średnica gwintu d: jest to średnica okręgu opisanego na zewnętrznych wierzchołkach gwintu w prostopadłym przekroju poprzecznym śruby. Średnica ta odpowiada średnicy wewnętrznej D nakrętki.skok gwintu P: odległość pomiędzy wierzchołkami gwintu w przekroju wzdłużnym śruby lub nakrętki.zaokrąglenie szczytu i dna bruzdy gwintu R: w gwintach trójkątnych unika się pozostawiania ostrych krawędzi szczytu gwintu jak i bruzdy gwintu, gdyż powoduje to spiętrzenie naprężeń w obszarze takiego karbu. Promień R typowo wynosi około jedną dziesiątą część skoku gwintu (R ok. 0.1 * P) Gwinty są znormalizowane przez Polską Normę. Definiuje się w niej gwinty metryczne, to znaczy takie, których średnica gwintu w milimetrach jest typoszeregiem liczb naturalnych lub ich ułamków dziesiętnych w przypadku gwintów drobnych. Zgodnie z tym gwint metryczny koduje się Mn, gdzie n to średnica gwintu w milimetrach np. M5, M20. W gwintach, w których skok P jest inny niż by to wynikało z ogólnej zasady, dodatkowo specyfikuje się ten parametr w kodzie gwintu metrycznego, np. M20x2 (gwint metryczny o średnicy d = 20 mm i skoku P = 2mm), M20x1.5, M20x1, M20x0.75. M20 posiada normalny skok P = 2,5 mm.IIMaszyna jest wytworem wykonujacym pozadane dzialanie dzieki energii dostarczonej z zewnatrz. W tej definicji wytwór jest rozumiany jako uklad materialny, zaœ pozadane dzialanie polega na przeksztalcaniu jednej postaci energii w druga. Stad, w zaleznosci od form przeksztalcenia energii, mozna wyróznic silniki i maszyny robocze.II Maszynami roboczymi sa:- maszyny technologiczne, sluzace do przetwarzania surowców lub materiałów w produkty gotowe (rynkowe); do tej grupy naleza obrabiarki, maszyny górnicze, budowlane, drogowe, rolnicze itp.;- maszyny energetyczne, dokonujace przetworzenia energii, jak: sprezarki, pompy, turbiny itp.;- maszyny transportowe, sluzace do przemieszczania materiałów, przedmiotów czy ludzi; zaliczamy tu pojazdy samochodowe i szynowe, statki powietrzne, okrety, przenosniki, dzwignice itp.IIW projektowaniu (tworzeniu) maszyny nalezy uwzglednic nastepujace (ogólne) zasady:- zasade funkcjonalnosci (inaczej dobroci konstrukcji), mówiac o tym, ze konstrukcja musi spełniać wszystkie sformulowane podstawowe warunki projektowe w stopniu równym lub wyzszym od zalozonych,- zasade optymalnosci, determinujaca uzyskanie w procesie projektowania konstrukcji optymalnej ze wzgledu na przyjete kryteria, np. takie jak:niezawodność ,wytrzymalosci,trwalosc,sprawność , technologicznosc, ergonomicznosc czy kryteria ekologiczne,- zasade optymalnego tworzywa dla opracowywanej konstrukcji oprócz fizycznych i technologicznych cech uzytkowych, trzeba uwzgledniac jego dostepnosc i cene jednostkowa; jest ona szczególnie istotna w odniesieniu do tych konstrukcji, których realizacja materialna przewiduje sie w duzych seriach.IIW procesie projektowania, którego celem jest nowa względnie zmodernizowana konstrukcja, mozna wyróznic nastepujace etapy:- sformulowanie zadania projektowego,- opracowanie koncepcji mozliwych rozwiazan konstrukcyjnych i wybór najbardziej racjonalnego wariantu,- opracowanie modeli obliczeniowych sluzacych do wstepnej weryfikacji konstrukcji,- wykonanie wstepnych obliczen obejmujacych wyznaczenie podstawowych cech geometrycznych i materialowych,- sporzadzenie wstepnej dokumentacji,-przeprowadzenie symulacyjnych badan modelowych w celu optymalizacji postaci geometryczno-funkcjonalnej i dynamicznej przyjetego rozwiazania,- sporzadzenie dokumentacji koncowej,- wykonanie prototypu i jego weryfikacja doswiadczalna,- opracowanie koncowego zapisu konstrukcji (rysunki, opisy dzialania, obslugi, konserwacji, itp.) IIDostepnosc i cena materialów stanowi istotny warunek, od spełnienia którego zalezy dalszy los zaprojektowanego obiektu. Istnieje duza róznorodnosc tworzyw konstrukcyjnych, obejmujaca cztery podstawowe grupy, a mianowicie: metale i ich stopy, polimery, materialy ceramiczne i kompozyty. Wymienione grupy materialów maja znacznie rózniace sie cechy uzytkowe, takie jak: wlasnosci wytrzymalosciowe, tribologiczne, termiczne, antykorozyjne, tlumienia drgan. Ponadto róznia sie wlasciwosciami technologicznymi okreslonymi przez takie cechy, jak: spawalnosc, skrawalnosc, tlocznosc czy wlasciwosci odlewnicze. Technologicznosc polega na zharmonizowaniu struktury konstrukcji z mozliwosciami technologicznymi w rozwazanym obszarze wytwórczym. Dostosowanie to powinno gwarantowac najkorzystniejszy pod wzgledem technicznymi ekonomicznym wybór technologii, która zapewnia spełnienie wymagan uzytkowych oraz uzyskanie oczekiwanego standardu maszyny. Podatnosc eksploatacyjna jest waznym warunkiem oceny jakoœci maszyny w fazie eksploatacji; dotyczy ona latwosci obslugi i usuwania zaistnialych niesprawnosci. Ma to istotny wplyw na efektywne wykorzystanie maszyny, a zwlaszcza na wydajnosc i koszty uzytkowania. Generalnie podatność obslugowa i naprawcza maszyny skraca czas bezproduktywnych przestojów maszyn.

Budowa spoiny czołowej:1spoina,2lico,3strefa wpływów cieplnych, 4wtop,5grań,6rąbek.

Przykład

Sprawdzić wytrzymałość połączenia ze spoiną czołową 0,5V zaczepu cięgna ze

słupem, wykonanego ze stali S235JR. Połączenie przedstawia poniższy rysunek.

Napięcie cięgna wynosi S = 1,5 kN. Kąt utworzony przez cięgno z poziomem 60

stopni, a wymiary zaczepu: b =12mm, h = 25mm, l = 80mm.

Siłę napięcia cięgna można rozłożyć na składowe:

Sz - powodując rozciąganie połączen,

Sy - zginająca i ścinająca połączenie.

Sz= scosalfa=1,5x cos60=0,75kN

Sy= ssinalfa=1,5x sin60= 1,3kN

Przekrój obliczeniowy spoiny stanowi prostokąt b x h

Fsp=bh= 12x25=300mm^2

Wskaznik wytrzymałości na zginanie

Wx=bh ^2/6=12x25^2/6=1250mm^3

Naprężenia wywołane w spoinie

Ror= Sz/Sfp=750/300=2,5Mpa

Rog= Mg/Wx= SyL/Wx=1300x80/1250=83,2Mpa

Tt= sy/fsp=1300/300=4,33Mpa

Przykład

Połączenie pokazane na rysunku zostało poddane działaniu obustronnie

zmiennego obciążenia o wartoœci P = 2,4 kN. Sprawdzić wytrzymałość spoiny

niepodlegającej kontroli jakości, jeżeli grubość blach g = 10 mm, l = 60 mm, a

materiału to stal S235JR (Re = 235 MPa)

Grubośc spoiny:

a = 0.7 g = 7 mm

Wielkość kraterów:

k = a = 7 mm

Dł. obliczeniowa spoiny

lo = l – 2 k = 60 - 2 x 7 = 46

t=P/Fs<ki’

t=p/2xloxa

t=2400/644=3,73Mpa

ki’=zxzaxkr

ki’=0,5x0,22xkr

ki’=12,14Mpa

kr=Re/xe=235/2=117,5Mpa