17. Obliczanie wytrzymałościowe połączeń nitowych rozciąganych siłą osiową

1. Obliczanie blach

n' - liczba nitów w skrajnym rzędzie,

2. Obliczanie nitów na ścinanie

Warunek wytrzymałościowy wyraża wzór:

Przy szwach nakładkowych liczymy zawsze tylko połowę połączenia po jednej stronie płaszczyzny symetrii szwu

d - jest średnicą otworu nitowego , a nie nitu ; w obliczeniu bierzemy pod uwagę tę średnicę gdyż nit zamykany pęcznieje i wypełnia otwór. Liczba przekrojów ścinanych przypadająca na jeden nit jest o 1 mniejsza od liczby blach ściskanych przez ten nit, tak więc w szwie zakładkowym i nakładkowym jednostronnym na 1 nit przypada 1 przekrój, a w nakładkowym obustronnym 2 przekroje ścinane.

3) Obliczanie blachy na docisk w otworze

18. Obliczanie wytrzymałościowe połączeń nitowych obciążonych mimośrodowo.

Złącze jest obciążone siłą tnącą P' równą P oraz momentem skręcającym M = P⋅ l . Siła P jest przenoszona w równym stopniu przez wszystkie nity. Stąd na każdy nit przypada siła tnąca P_k'=P/n (n- liczba nitów )

Opór P_k” , jaki każdy nit stawia obróceniu złącza jest proporcjonalny do jego odległości r_k , od środka ciężkości c i jest prostopadły do tego promienia .

Mamy więc

Suma momentów tych oporów musi być równa momentowi zewnętrznemu

stąd możemy obliczyć siłę działającą na dowolny nit

a łącząca siła działająca na dowolny nit

19. Rodzaje połączeń spawanych oraz spoin spawalniczych , spoiny robocze - szkice.

Spoiny mogą być :

- dolne

- górne

- pionowe

- jednowarstwowe

- jednowarstwowo - dwustronne

- wielowarstwowe

Rodzaje połączeń spawanych

- czołowe - zakładkowe- teowe- kątowe- „na zamek „

- czołowe z jednostronną nakładką

- czołowe z dwustronną nakładką'

- nakładkowe

Rodzaje spoin

- nakładki cząstkowe

- stykowa w połączeniu teowym

- stykowa w połączeniu czołowym

- stykowa w połączeniu kątowym

- szczelinowe

- otworowa

- przetapiana

- krawędziowa

- pachwinowa w połączeniu zakładkowym

- pachwinowa w połączeniu teowym

- pachwinowa w połączeniu kątowym

- stykowa ( krawędziowa )

- stykowa (pachwinowa )

- stykowa ( przetapiana )

- elektrolit

20. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze - przyczyny powstania. Konstrukcyjne i technologiczne . Sposoby kompensacji spawalniczych.

Odkształcenia i naprężenia - przyczyny powstania:

W procesie stygnięcia następuje skurcz materiału , który ma charakter

nierównomierny wywołany

nierównomiernym rozkładem temp. Wskutek tego skurcz w materiale spawanym występują naprężenia spawalnicze oraz odkształcenia części spawanej. Naprężenia spawalnicze są bezpośrednim powodem pęknięć w czasie stygnięcia. Zmniejszenie ich jest możliwe przez odpowiednio dobrany proces technologiczny spawania, wstępne wygrzewanie elementów spawanych w całości i potem powolne ich studzenie lub przez wyżarzanie części po spawaniu. Stale stopowe stosowane do spawania poddawane są po spawaniu obróbce cieplnej, polegającej na wyżarzaniu , normalizacji lub ulepszaniu .

W spoinach występują naprężenia, żeby je zmniejszyć wykonuje się odpowiednie zabiegi np. - spawać należy blachy o tej samej grubości

21. Porównanie połączeń spawanych i nitowanych . Zastosowania wady i zalety.

Połączenia spawane stosuje się:

- w konstrukcjach stalowych , masztach, słupach, mostach,

- w budownictwie stalowym

- przy produkcji kadłubów okrętowych

- przy wytwarzaniu karoserii samochodowych

- w produkcji wagonów kolejowych

- przy wykonywaniu korpusów ciężkich maszyn

- przy wykonywaniu rozmaitych części maszynowych w różnych gałęziach przemysłu

Wady połączeń spawanych:

- niepełne przetopienie materiału łączącego , a więc przyklejanie spoiny do materiału

- przepalanie materiału lub spoiny i powstanie tlenków

- wtrącanie szlaki w spoinie

- pęknięcia w spoinie

Zalety połączeń spawanych:

- dowolne ustawienie łączących ścian

- nie osłabiają przekroju łączonych materiałów

- pozwalają osiągnąć szczelność

Zalety połączeń nitowych

- duża plastyczność

- nitowanie na gorąco i na zimno

- nitowanie nie wpływa na zmianę właściwości przedmiotów nitowanych

- nie zmieniają kształtów przedmiotów nitowanych

Wady połączeń nitowanych

- ograniczają możliwości konstrukcyjne

- wiercenie otworów

- znaczne nakłady robocizny

- wykonanie połączeń szczelnych - techniczne doszczelnianie

- duże koszty nakładowe

Połączenia nitowane stosuje się:

- w konstrukcjach stalowych, kadłubów samolotów

- zaleca się stosowanie nitów do łączenia elementów wykonanych z materiałów trudno spawalnych

- w przypadku gdy nie można spawać ze względu na odkształcenia termiczne lub ze względu na małą grubość elementów łączonych.

22. Obliczanie wytrzymałościowe spoin czołowych, naprężenia w spoinie ukośnej oraz w spoinie czołowej z nakładkami.

Spoina ukośna

- naprężenia zastępcze

Połączenie czołowe z dwiema nakładkami

F - przekrój pręta

23. Obliczanie wytrzymałościowe dwuteownika połączonego spoiną czołową z nakładkami obciążonego momentem zginającym. Gdzie należy umieścić nakładki i dlaczego?

kg` - naprężenia dopuszczalne na zginanie dla spoiny

y - odległość od skrajnych włókien

Nakładki należy dać na pólkach ponieważ I jest większe mimo Momentu gnącego mniejszego.

24. Obliczanie wytrzymałościowe spoiny pachwinowej łączącej pręt niesymetryczny (kątownik) z blachą węzłową

25. Obliczanie wytrzymałościowe spoiny pachwinowej obciążonej momentem skręcającym i siłą tnącą

między

= 0

26. Obliczanie wytrzymałościowe spoiny pachwinowej obciążonej momentem zginającym, siłą normalną i siłą tnącą na przykładzie dwuteownika przyspawanego czołowo do płyty.

- przekrój spoiny równoległych do kierunku siły T

27. Połączenia gwintowe- rodzaje gwintów i ich zastosowanie, oznaczanie gwintów, rodzaje śrub, nakrętek i podkładek. Zabezpieczanie nakrętek przed odkręcaniem się.

Połączenia gwintowe wykonuje się za pomocą łączników gwintowych. Śruby, wkręty, nakrętki

Śruba to łącznik mający łeb ukształtowany tak aby można go było wkręcić odpowiednim kluczem. Trzpień śruby może być nagwintowany na całej swojej długości lub częściowo. Wykonane najczęściej przez toczenie z prętów walcowych lub ciągnionych czworokątnych. Śruby wykonywane z prętów okrągłych - łeb wykonuje się poprzez spęcznienie trzpienia i uformowanie łba.

Wkręty - łączniki mające łeb z wcięciem do wkrętaka

Nakrętki to elementy współpracujące ze śrubami lub wkrętami.

Rodzaje gwintów

a) trójkątne (stożkowe, walcowe)

zalety:

- zapewnia szczelność,

- przenosi duży moment skręcający,

- szybkie łączenie i rozkręcanie

Wady:

- trudne wykonanie,

- niemożność regulowania przesunięć osiowych

b) okrągły

- duża sztywność zmęczeniowa,

- nie jest stosowany w szerokim zakresie

c) gwinty dociskowe i napędowe - stosowane są trapezowe i prostokątne

Oznaczanie gwintów:

2^″; 3/4^″ - calowe

Tw 48 x 8 - trapezowy symetryczny

S 48 x 8 - trapezowy niesymetryczny

Rd 40 x 1/6^″ -okrągły

M30 -metryczny zwykły

M80 x 3 - metryczny drobnozwojowy

R 3/4^″Pt - rurowy przytępiony

Em 16 - Edisona metryczny Rodzaje śrub:- śruba surowa- śruba półsurowa- śruba toczona- śruba dwustronna- śruba do drewna

Rodzaje nakrętek:- sześciokątne- czworokątne- dwuścienne- rowkowe- otworowe- skrzydełkowe- z uchem- radełkowe- koronowa

Rodzaje podkładek:

- sprężyste

Zabezpieczenie połączenia przed poluzowaniem lub odkręceniem pod wpływem przypadkowych sił np.:przy drganiach - specjalna podkładka, zapunktowanie trzpienia, zaklepanie trzpienia

Podkładka sprężysta z ostrymi odgiętymi końcówkami wciska się jednym końcem w nakrętkę a drugim w łączony element. Nakręcenie przeciwnakrętki, Nakrętka koronowa - przez otwór wycięty w śrubie przetyka się zawleczkę i rozgina końce, podkładki odginane, zębate

28. Sposoby wykonywania gwintów, materiały do produkcji śrub.

Poprzednie pytanie

Sposoby wykonywania gwintów:

- nacinanie

- frezowanie

- walcowanie- gwinty zewnętrzne trójkątne

- odlewanie gwintów ze stopów niezależnych

Materiały do produkcji śrub:

- stale automatowe - oznaczenie A10, A12 - zawartość węgla do 0,1%

29. Obliczanie sił potrzebnych do odkręcenia (wkręcenia) nakrętki obciążonej siłą osiową - szkice.

Obracając śrubę, możemy podnieść na pewna wysokość ciężar Q lub przezwyciężyć na pewnej drodze siłę Q.

Takie zastosowanie śruby do wykonania pewnej pracy jest szeroko spotykane w budowie maszyn, np.: podnośniki gwintowe.

Pracę wykonujemy przez działanie momentem M_s na śrubę. Zwój gwintu tworzy równię pochyłą o kącie nachylenia γ. Ciężar posuwany jest wzdłuż równi przez siłę H, leżącą w płaszczyźnie prostopadłej do osi śruby. Przedstawia ona działanie momentu M_s, którego wektor leży wzdłuż os śruby. Tarcie równi powoduje odchylenie reakcji od normalnej, do równi o kąt tarcia ρ. Rozkład sił działających na ciężar pokazany jest na rys. b,

N oznacza reakcję normalną równi, R zaś reakcję wypadkową z uwzględnienie siły tarcia, przy czym:

T = N⋅μ = N⋅tgρ μ - współczynnik tarcia

Z trójkątów sił obliczamy sile H, jaka jest potrzebna do poruszania ciężaru ruchem jednostajnym H = Q⋅tg(γ+ρ)

Gdybyśmy ciężar opuszczali, to zmieni się kierunek sił tarcia, a więc zmieni się ką, jaki tworzy ona z pionem

Ogólny zapis H = Q⋅tg(γρ)

przy czym znak „+” dotyczy ruchu ciężaru w górę, czyli podnoszenia, a znak „-” dotyczy opuszczania.

---