Połączenia nitowe

-połączenie polegające na umieszczeniu nitu w otworze przechodzącym przez łączone ścianki i następnie zamknięciu nitu przez rozkucie lub spasowanie wystającego końca trzonu nitu (rys125)

-elementy łączące to nity składające się z: łba(4), trzonu(3)(szyjki) i zakuwki (2)(po zamknięciu)

-nity mogą być zamykane na: zimno (nity o średnicy do 10 mm) i na gorąco (przy większych średnicach nitu)

-można to wykonywać: ręcznie (za pomocą młotków ręcznych), półręcznie (za pomocą młotków pneumatycznych lub elektrycznych) i maszynowo (przy użyciu specjalnych maszyn; nitownice)

-połączenia nitowe stosowane są głównie przy łączeniu elementów wytwarzanych z materiałów niespawalnych i trudno spawalnych

-rozróżniamy następujące połączenia nitowe:

a)mocne - stosowane w konstrukcjach budowlanych

b)mocnoszczelne - przy wytwarzaniu zbiorników wysokociśnieniowych

c)szczelinowe - stosowane przy budowie zbiorników niskociśnieniowych

-szwy nitów dzielimy na: zakładowe, nakładkowe

-połączenia mogą być jedno-, dwu-, wielorzędne

-kształt i wymiary nitu są znormalizowane

-otwory na nity wykonuje się o średnicy d₁ o 1mm większej od śred. d

-nity różnią się kształtem łbów i zakuwek

Długość nitu oblicza się w zależności od łączenia grubości elementów łączących s i średnicy i kształtu łba ze wzoru:

l-ks+lo

k- współczynnik spęczenia

l_o- naddatek utworzenia zakuwki

Połączenia spawane

-spawanie polega na łączeniu metalu przez miejscowe spawanie

-nowsze połączenie, ze wzglądu na zalety wypiera nitowe

-przy spawaniu występuje dodatkowy materiał łączący, który w czasie procesu spawania jest stapiany

-rozróżnia się 2 metody spawania

1) gazowe (rys131) - w którym źródłem ciepła jest reakcja spalania gazu palnego (acetylen) z tlenem. Stosowane głównie do łączenia blach cienkich (o,4-2,5mm). Uzyskiwana w tym przypadku temp. dochodzi do 3200^oC. Materiał dodatkowy stosowany w formie drutu.

2) elektryczne - w którym źródłem ciepła jest łuk elektryczny. Najczęściej stosuje się spawanie przy wykorzystaniu otulonej elektrody topliwej. Łuk powstaje wtedy między elektrodą a elementem spawalnym, które podłączone są do zacisków źródła prądu. Otulina elektrody w czasie procesu spawania topi się razem z elektrodą ułatwiając proces spawania oraz polepsza właściwości spoiny dając osłonę z żużla, par i gazów od otaczającego powietrza. Temperatura dochodzi do 3500^oC. materiał dodatkowy powstaje ze stopienia elektrody. Rzadziej stosuje się spawanie elektrodami nietopliwymi. W tym przypadku jako materiał dodatkowy stosuje się spoiwo w formie drutu.

Rodzaje spoin:

1)czołowe - powstają w przypadku gdy w czasie łączenia przedmioty są względem siebie ustawione czołami, krawędzie łączonych przedmiotów muszą być przed spawaniem odpowiednio przygotowane w zależności od planowanego sposobu spawania.

2)pachwinowe - powstają gdy ścianki przedmiotów łączących w rejonie spoiny są prostopadłe (rys 134)

Połączenia lutowane

-łączenie dwóch metalicznych powierzchni przez wprowadzenie między nie roztopionego środka łączącego

-temperatura topnienia jest niższa od temperatury topnienia materiału łączonych części

-proces odbywa się na zasadzie dyfuzji, która jest możliwa gdy powierzchnie lutowania są czyste

-dzięki niskiej temperatury lutowania nie powstają w elementach łączonych zmiany strukturalne i naprężenia wynikające z odkształceń termicznych

1)lutowanie miękkie - temperatura topnienia lutu jest niższa od 300^oC. stosowana przy obciążeniach nieobciążonych bardzo małymi siłami. Jako luty miękkie stosuje się stopy cyny, ołowiu z dodatkiem antymonu. Stosowane przy użyciu kolby lutowniczej, palnika gazowego przez nagrzanie elektryczne części łączonych.

2)lutowanie twarde - stosowane przy wyższych naprężeniach w złączu i wyższych temperaturach pracy połączenia. Główne składniki tych lutów to: Cu i Sn, gdy wymagana jest odporność na korozje stosuje się Ag i Cu. Wymaga silnego nagrzania obszaru połączenia i używa się w tym celu palnika gazowego lub ogrzewania elektrycznego

Połączenia zgrzewcze

Połączenie 2 części przez ich miejscowe nadtopienie bez użycia materiału dodatkowego ale przy pomocy zastosowaniu nacisku. Najczęściej stosowane zgrzewania elektryczne. Zgrzewanie pozwala na łączenie ze sobą materiałów o różnych właściwościach. Mają wysoką wytrzymałość. Mamy 3 metody zgrzewania:

1)stylowe - połączenie w którym zgrzeina obejmuje całe pole styku elementów łączonych np. czołowe zgrzewanie oporowe 2 prętów polega na dociśnięciu 2 prętów i przepuszczenie przez nie prądu. Stosuje się prąd o dużym natężeniu i stosunkowo małym napięciu. Na skutek wysokiego oporu metal w rejonie styku rozgrzewa się do stanu ciastowości. Po zgrzewaniu w pobliżu zgrzeiny powstaje pewne wybrzuszenie.

2)punktowe - polega na ściśnięciu elementów łączonych za pomocą elektrod, przepuszczaniu przez nie prądu i utrzymaniu przez chwilę po wyłączeniu prądu. Czas wyłączenia prądu jest zależny od rodzaju materiału i grubości elementów. Stosuje się je w połączeniach zakładowych nie wymagających szczelności gdzie zastępuje nitowanie lub spawanie

3)liniowe - uzyskujemy stosując zamiast stałych elektrod palcowych obrotowe elektrody krążkowe. Trzymujemy ciągła zgrzeinę zapewniającą szczelność połączenia. Stosuje się je przy seryjnej produkcji cienkościennych przedmiotów wymagających szczelność np. zbiorniki, rury.

Połączenia wciskowe

Nazywane połączeniem ciernym 2 elementów o gładkiej, walcowatej lub stożkowej powierzchni styku, oparte na odkształceniach sprężystych. Część wewnętrzna wału (1) nazywana jest czopem, a część zewnętrzna (2) oprawą. Połączenie takie może przenosić siły osiowe P oraz momenty obrotowe M_s. Aby było to możliwe, między czopem a oprawą musi istnieć wcisk. Wcisk ten powoduje odkształcenia sprężyste na powierzchni styku czopa i oprawy, nacisk na tych powierzchniach, a w konsekwencji siłę tarcia o max wartości

T=μpF=μpПd2

F- powierzchnia styku

p- jednostkowe naciski wywołane odkształceniem sprężystym

μ- współczynnik tarcia między powierzchnią czopa i oprawy

W zależności od sposobu montażu połączenia wciskowe dzielimy na: wtłaczane (połączenie rozłączne), skurczowe, rozprężenie i kombinowane (połączenia nierozłączne)

Połączenia kształtne

1)połączenia klinem poprzecznym

Do łączenia drąga z tuleją, przy czym klin ustawiony jest poprzecznie względem osi drąga. Połączenie takie przenosi siły osiowe. Takie połączenie uzyskujemy wbijając klin w otwory wykonane w częściach łączonych i wykonując tym samym nacisk między odpowiednimi powierzchniami tuleja, drąga i klina

2)połączenia klinem wzdłużnym - kliny wzdłużne równoległe do osi służą do łączenia z wałem elementów na nim osadzonych takich jak koła zębate, cierne, pasowe, tarcze sprzęgieł i inne. Połączenia te przenoszą moment skręcający (klin wbija się między czop wału a piastę koła czy tarczy, co wywołuje nacisk pomiędzy powierzchniami czopa i piasty. Moment skręcający przenoszony jest przez obwodowe siły tarcia). Połączenie wała z kołem zębatym, za pomocą wała wzdłużnego z łbem.

3)kliny podłużne - mogą być wpuszczone w odpowiednie rowki wykonane w czopie i w piaście

Rys 147 - kliny wzdłużne wykonuje się z stali St5 lub St6. pochylenie klinów wynosi 1:100. takie samo pochylenie musi posiadać współpracująca z klinem powierzchnia okna rowka w piaście koła. Szerokość klina jest znacznie mniejsza od szerokości rowka dzięki czemu otrzymuje się na bocznych powierzchniach luz.

Połączenia wpustowe i wielowypustowe

Wpustami nazywamy części łączące, podobne do klinów wzdłużnych lecz nie posiadających pochylenia. Są one ciasno osadzone w rowkach wałów, natomiast w rowku piasty nad wypustem istnieje nie wielki luz rys 148. Wpusty przenoszą moment skręcania jedynie przez nacisk na część boczną powierzchni wpustu. Najczęściej stosowane są wpusty pryzmatyczne zaokrąglone (rys 149). Wymiany wpustów są znormalizowane.

Łożyska

Elementy maszynowe, których zadaniem jest podtrzymywanie obracających się osi i wałów lub osadzonych na nich rurkowych (obrotowych) części. Łożyska umożliwiają ruch 2 współdziałających ze sobą części maszynowych, przejmują i przynoszą obciążenia osi i wałów na podłoże. Są dwa rodzaje łożysk:

1)ślimakowe - przykładem jest łożysko poprzeczne nie dzielone (tzw. oczkowe)(rys 173). Składa się z korpusu (kadłuba)(1) oraz panewki. Kadłub i panewka nie są dzielone i z tego powodu łożyska te są przeznaczone do współpracy czopami końcowymi. W kadłubie wykonane są otwory na śruby (4) mocujące łożysku do korpusu maszyny. Panewka w tym łożysku jest wtłoczona w otwór kadłuba i często zabezpieczona przez obrotem za pomocą kotłów, wkrętów itp. W górnej części kadłuba znajduję się otwór gwintowany (3) do wkręcania odpowiedniej smarowniczki. Kołnierz (5) wykonany jednostronnie rys 173 albo dwustronnie służy do zabezpieczania od przesunięć wzdłużnych tulejki, usztywnia panewkę, a jednocześnie pozwala na przenoszenie wielkich sił osiowych (wzdłużnych)

Przekładnia

Zespół elementów napędowych przeznaczonych do przenoszenia ruchu obrotowego między wałami nazywanym przekładnią. W każdej przekładni rozróżniamy elementy czynne (napędzające) znajdujące się po stronie napędu oraz elementy bierne (napędzane) od strony odbioru mocy.

Przekładnie cierne

Ruch obrotowy jest przenoszony z jednego koła na drugie dzięki sile tarcia, wywołanej dociskaniem obu kół do siebie, bezpośrednio ale za pośrednictwem dodatkowego elementu. Rozróżniamy przekładnie o stałym i zmiennym przełożeniu. Przekładnia cierna z kołami walcowatymi o stałym przyłożeniu rys 195. Koła są do siebie dociskane powierzchniami walcowatymi z siłą P_n ten docisk jest wywołany siłą tarcia T, która pozwala na przeniesienie mocy o wartości

N=Tv ; v-prędkość obwodowa przy pominięciu poślizgów między kołami równa dla obu kół V=ПD₁n₁=ПD₂n₂ - wzór na przełożenie przekładni ciernej

T=μP_n

N=ПμP_nDn₁ ; μ-współ. tarcia

Żeby przenieś większą moc przy pomocą przekładni należy docisnąć do siebie koła z większą siłą, co wiąże się z większym obciążeniem łożyska.

Przekładnie pasowe

Ruch w przekładniach pasowych jest przenoszony z koła napędzającego na koło napędzane za pośrednictwem pasa. Dzięki tarciu jakie występują między kołami a pasem. Ze względu na układ przekładnie pasowe dzielimy na otwarte, półskrzyżowane, skrzyżowane rys 199. w zależności od kształtu przekroju pasa rozróżniamy przekładnie z pasem płaskim i klinowym. Przełożenie przekładni pasowej wynosi i=n₂/n₁=D₁/D₂

Ponieważ pasy łatwo rozciągają się (wydłużają), w przekładniach pasowych występuje często poślizg wynoszący 0,01 do 0,02 prędkości koła napędzającego.

Zawory

Nazywamy zespół służący do zmiany czynnego przekroju przepływu rurociągu. Zmiana ta może polegać na całkowitym zamknięciu przepływu lub jego zmniejszeniu (regulowaniu). W każdym zaworze można wyodrębnić: kadłub z odpowiednio ukształtowanym gniazdem (część nieruchoma zaworu), element zamykający oraz mechanizm sterowniczy. Zawory mogą być sterowane ręcznie albo za pomocą siłownika z napędem elektrycznym, hydraulicznym, pneumatycznym itp.

Zawór bezpieczeństwa

Służy do wypuszczenia czynnika z aparatu bądź przewodu przy nadmiernym wzroście jego ciśnienia. Normalnie zawór bezpieczeństwa jest zamknięty i element zamykający (z zasady grzybek) jest dociskany do gniazda z pewną siłą, której wartość można regulować. Samoczynne otwarcie zaworu następuje gdy siła pochodząca od ciśnienia czynnika na grzybek (od dołu) przekroczy wartość siły z jaką grzybek jest dociskany do gniazda. W zależności od obciążenia grzybka zaworu rozróżniamy zawory bezpieczeństwa: ciężarowe i sprężynowe. W ciężarowym zaworze bezpieczeństwa rys 248. grzybek (8) jest dociskany do powierzchni czołowej tulei (6), która stanowi gniazdo zaworu przez dźwignie (1), za pośrednictwem łącznika (3). Jeden koniec dźwigni jest podparty w punkcie (4), natomiast drugim jego końcem jest zawieszony ciężar (5). Uniesienie grzybka a tym samym otworzenie zaworu jest związane z obrotem dźwigni wokół punktu (4) i uniesieniem ciężaru (5). Moment siły P pochodzącej od ciśnienia p, które działa na powierzchnie grzybka względem punktu (4) musi być większy od momentu względem tego punktu siły G pochodzącej, od ciężaru

Pa>G(a+b)

gdzie: P=Пd²p/4

otworzenie zaworu następuje więc przy ci ciśnieniu p>a+b4G/aПd²

Sprzęgła

Zespół elementów służących do połączenia ze sobą wałów w celu umożliwienia przenoszenia między nimi momentu skręcającego. Sprzęgła stosujemy w przypadkach gdy:

1)ze względu na znaczną długość wału nie możemy go wykonać z jednego materiału lecz kilku odcinków

2)zachodzi konieczność połączenia wału kontowo ustawionych względem siebie

3)zachodzi potrzeba okresowego odłączenia pewnych części wału aby nie przenosiły ruchu

4)może nastąpić wzrost przenoszonego momentu skręcającego ponad dopuszczalną wartość - ze względu wytrzymałościowych elementów urządzenia (tzw. sprzęgła bezpieczeństwa)

Najprostsze sprzęgło to tulejowe rys 188. jest to sprzęgło nierozłączne sztywne. Głównym jego elementem jest tuleja łącząca końce wałów. Demontaż sprzęgła wymaga poosiowego rozsunięcia wałów co jest kłopotliwe a często niemożliwe.

Sprzęgło kołnierzowe składa się z 2 kołnierzy (osadzonych na końcach wałów) połączonych śrubami. Piasty kołnierzy mogą tworzyć z czopami wałów połączenia wciskowe lub wpustowe. Śruby w otworach kołnierzy mogą być pasowe lub luźne. W pierwszym przypadku przenoszą one moment skręcający i są ścinane. W przypadku śrub luźnych sprzęgło przenosi moment obrotowy siłami tarcia jakie wywołane są na powierzchniach czołowych (dociskowych) kołnierzy napięciem wstępnym śrub. Sprzęgła kołnierzowe są również znormalizowane.

Sprzęgło Cierne - to najprostszy typ sprzęgła. Moment obrotowy w tych sprzęgłach jest przenoszony siła tarcia wywołaną dociskaniem do siebie elementów sprzęgła (rys 194)

Przewody

Przewody dzielimy na przewody sztywne (rury) i giętkie (węże). Wśród rur najpopularniejsze są rury metalowe: żeliwne, stalowe, miedziane, mosiężne.

Złącza rur kielichowych rys 226 dla rur żeliwnych. Polega ono na włożeniu końca jednej rury (czopa) do kielicha (rozszerzonego końca) drugiej rury. Uszczelnienie odbywa się przy pomocy sznura, smoły lub ołowiu.

Prostka kołnierzową rys 227 są często stosowane w przemyśle chemicznym, ponieważ żeliwo jest odporne na działanie stężonego kwasu siarkowego i fosforowego oraz ługu i amoniaku. Są stosowane przy większych średnicach i większych ciśnieniach.

Połączenia nierozłączne:

1)połączenia spawane rys 228, stosunkowo proste i tanie, charakteryzują się dużą wytrzymałością, co umożliwia ich stosowanie w przewodach ciśnieniowych. Rzadziej stosowane są (w zasadzie do łączenia rur z miedzi lub jej stopów).

2)Połączenia lutowane słabsze wytrzymałościowo i wymagające takiego ukształtowania elementów łączących, aby została utworzona przestrzeń szczelinowa, którą wypełniamy lutem rys 229

Połączenia rozłączne:

1)gwintowe - stosowane w przewodach wodnych parowych i gazowych, o niewielkiej średnicy i przy niewielkich ciśnieniach. Do uszczelnienia złącza stosuje się pakuły konopne, którymi owija się gwint oraz mini rozdrobnionej z pokostem. Rys 230. Gwinty zewnętrzne nacięte na elementach naciętych mogą być walcowate lub stożkowate, gwinty w otworach zawsze są walcowate

2)kołnierzowe

3)kielichowe

---