ZBIRKA NALOG IZ STROJNIH ELEMENTOV I. del

Transcript

1 Zoran REN Aleš BELŠAK ZBIRKA NALOG IZ STROJNIH ELEMENTOV I. del ZBIRKA NALOG Maribor 01

2 Zoran Ren in Aleš Belšak: Zbirka nalog iz strojnih elementov I. del 01 akulteta za strojništvo Naslov publikacije: Zbirka nalog iz strojnih elementov I. del Vrsta publikacije: Avtorja: Recenzent: Ovitek: Zbirka nalog red. prof. dr. Zoran Ren, univ. dipl. inž. str. doc. dr. Aleš Belšak, univ. dipl. inž. str. red. prof. dr. Jože lašker Rudi Uran, oblikovalec Založba: Založništvo akultete za strojništvo, Maribor Tisk: Tiskarna tehniških fakultet Naklada: 00 izvodov Leto izdaje: 1. natis 001. natis 00 (popravljena izdaja). natis 005 (popravljena izdaja) 4. natis 01 (popravljena izdaja) Naslov avtorjev: red. prof. dr. Zoran Ren, univ. dipl. inž. str. doc. dr. Aleš Belšak, univ. dipl. inž. str. Univerza v Mariboru, akulteta za strojništvo Smetanova ul. 17, 000 Maribor ren@uni-mb.si, ales.belsak@uni-mb.si Avtorske pravice so pridržane. Gradiva iz publikacije ni dovoljeno kopirati, reproducirati, objavljati ali prevajati v druge jezike brez pisnega dovoljenja avtorjev. CIP - Kataložni zapis o publikaciji Univerzitetna knjižnica Maribor 61.81(075.8)(076.1) REN, Zoran Zbirka nalog iz strojnih elementov. Del 1, Zbirka nalog / Zoran Ren, Aleš Belšak. 4. natis Maribor : akulteta za strojništvo, 01 ISBN Belšak, Aleš COBISS-ID

3 Predgovor Zbirka nalog iz strojnih elementov I. del obsega izbrane naloge s področja preračuna strojnih elementov. Zbirka je dopolnilo univerzitetnemu učbeniku z naslovom: Ren Z, Glodež S. Strojni elementi I. del, Univerzitetni učbenik. 5. natis popravljena izdaja. akulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru, 011. Za uspešno uporabo zbirke nalog je učbenik nujno potreben, saj so po njem povzete vse v besedilu navedene oznake, enačbe, slike, tabele in diagrami brez posebne navedbe vira. Zbirka vsebuje skupno 77 rešenih nalog, od tega 1 nalog iz zvarnih spojev, naloge iz lotnih spojev, naloge iz zlepnih spojev, iz kovičnih spojev, 10 nalog iz vijačnih zvez, 4 naloge iz sornikov in zatičev, 11 nalog iz zvez gredi in pesta, 11 nalog iz vzmeti, 9 nalog iz osi in gredi ter 11 nalog iz ležajev. Naloge so raznolike in večinoma pokrivajo področje preračuna posameznih strojnih elementov glede na podane zahteve. Zbirka je namenjena lažjemu delu pri teoretičnih vajah in seminarskih nalogah ter kakovostnejši pripravi študentov na pisni del izpita iz predmeta Strojni elementi oziroma sorodnih predmetov. Zaradi sodobnih postopkov preračuna strojnih elementov je primerna tudi za uporabo v splošni strojniški praksi. V 11 letih od prve izdaje Zbirke nalog iz strojnih elementov I. del so študenti in drugi uporabniki Zbirke odkrili določene tiskarske in vsebinske napake, ki so bile v nadaljnjih natisih Zbirke popravljene. Tako je tale, 4. popravljeni natis Zbirke, skoraj popoln in brez napak. Maribor, junij 01 Avtorja - I -

4 Kazalo 1 Zvarni spoji Lotni spoji Zlepni spoji Kovični spoji Vijačne zveze Sorniki in zatiči Zveze gredi in pesta Vzmeti Osi in gredi Ležaji Literatura II -

5 Zbirka nalog iz strojnih elementov I Zvarni spoji 1 Zvarni spoji 1.1 Pritrdilno uho vzmeti je privarjeno na ohišje s soležnim obdelanim V-zvarom. kakovostnega razreda. Zvar je varjen s prilegami. Uho in ohišje sta iz jekla E95. Zvar prenaša utripno dinamično obremenitev = 0 kn. 1) preverite napetosti v zvaru. Azv n max lzv = 50 a = t = 5 1) Kontrola napetosti v zvaru: Na računski ravnini soležnega zvara se pri največji obremenitvi pojavi enakomerno porazdeljena normalna natezna napetost nmax : 0000 n max 10 N A 50 zv A a l računski prerez zvara zv zv Trajna dinamična dopustna napetost zvara je enaka: Dzv dop k Primerjava: k D 00 1,0 0,9 18 N k 1,0 koeficient kvalitete zvara za. kakovostni razred k 0,9 koeficient vrste zvara in obremenitve iz tabele.8 za soležni obdelani V-zvar in natezno obremenitev D 00 N trajna dinamična trdnost gradiva varjencev iz 1,5... varnostni koeficient SP (1999), str. 558, za jeklo E95 (Č.0545) in nateg n max 10 N Dzv dop 18 N Zvarni spoj ustreza! - 1 -

6 Zbirka nalog iz strojnih elementov I Lotni spoji Lotni spoji.1 Pločevinaste lamele so na pesto rotorja pritrjene s pritisno jekleno ploščico. Pri montaži lamele stisnemo in ploščico zalotamo z bakrovim lotom L-Cu, tako da po razbremenitvi lamele pritiskajo na ploščico s statično aksialno silo = 500 N. 1) določite potrebno dolžino lotnega spoja (debelino pritisne ploščice); ) določite porušitveno obremenitev lotnega spoja. pritisna ploščica 1) Potrebna dolžina lotnega spoja: A l d l l dop l d l dop 500 1, dop l N dopustna strižna napetost lota iz tabele. za statično obremenitev in bakrov lot L-Cu Izbrana debelina pritisne ploščice: l =. ) Porušitvena obremenitev lotnega spoja: A d l N porušitvena obremenitev lota lm l lm lm lm N strižna porušitvena trdnost lota iz tabele. za bakrov lot L-Cu - 9 -

7 Zbirka nalog iz strojnih elementov I Kovični spoji 4 Kovični spoji 4.1 Jekleni verižnik je na pesto pritrjen s šestimi kovicami vrste DIN , ki so enakomerno razporejene po celotnem obodu pesta. Zveza prenaša utripno obremenitev moči P = 9 kw pri vrtilni hitrosti n = 100 min -1. Kovice so iz jekla C11G1. 1) preverite strižno napetost v kovicah; ) preverite površinski tlak v kovicah. 1) Kontrola strižne napetosti v kovicah: 145 τs = = = 47,5 N strižna napetost v kovici m n A ,6 T = = = 145 N obodna obremenitev kovičnega spoja D 10 T vrtilni moment, ki ga prenaša celoten kovični spoj P 9 T = 9550 = 9550 = 859,5 Nm = N n 100 m = 1 število strižnih ploskev kovice n = 6 število obremenjenih kovic π d π 8 A = = = 50,6 prečni prerez kovice

8 m Vijačne zveze Zbirka nalog iz strojnih elementov I 5 Vijačne zveze 5.1 Nosilni kavelj iz jekla S55 je z matico pritrjen na maček žerjava, katerega statična nazivna nosilnost je 10 ton. Matica je privita brez prednapetja. 1) določite potrebni metrski navoj vijačne zveze; ) določite potrebno višino matice za polno nosilnost. M 1.a) Obremenitev vijaka: Natezna osna sila v vijaku je enaka sili teže bremena: V m g , 81 98,1 kn m 10 t 1010 kg masa obremenitve g 9,81 m s gravitacijski pospešek 1.b) Potrebni metrski navoj vijačne zveze: A N V n dop 98, ,4 n dop dopustna normalna napetost gradiva vijaka pri zasnovi n dop,8 R e 0 0, N R 45 N meja plastičnosti gradiva kavlja iz tabele 1.5 e za jeklo S55 Iz tabele 6.1 izberemo iz I. prioritetne vrste metrski normalni navoj M0, za katerega velja: A N 561 A 55,4 min - 4 -

9 Sorniki in zatiči Zbirka nalog iz strojnih elementov I 6 Sorniki in zatiči 6.1 Zgibni člen zavornega mehanizma je povezan s sornikom DIN 144 iz jekla za avtomate s premerom d = 0. Zveza prenaša utripno obremenitev = 1 kn. 1) preverite strižno in upogibno napetost v sorniku; ) preverite površinski tlak med sornikom in drogom oziroma ohišjem. S5 S5 1.a) Kontrola strižne napetosti v sorniku: τ s = A = π d 1000 = = 19 N π 0 = 1000 N strižna obremenitev sornika d = 0 premer sornika τ dop s = 60 N dopustna strižna napetost gradiva sornika iz tabele 7. za utripno obremenitev Primerjava: τ s = 19 N < τ = 60 N s dop Sornik ustreza!

10 Zbirka nalog iz strojnih elementov I Zveze gredi in pesta 7 Zveze gredi in pesta 7.1 Kolut elastične sklopke iz jekla S5 je povezan z gredjo z utorno zagozdo DIN Elastična sklopka gradbenega stroja prenaša največji enosmerni vrtilni moment T = 500 Nm z močnimi udarci. 1) preverite površinski tlak med zagozdo in pestom. t d = 60 1) Kontrola površinskega tlaka med zagozdo in pestom: T p d t lt i , N 60,4 801 d 60 imenski premer gredi (glej skico) t,4 globina utora v pestu iz tabele 8. za d = 60 lt 80 nosilna bočna dolžina zagozde (glej skico) i 1 število zagozd

11 h b Zbirka nalog iz strojnih elementov I Vzmeti 8 Vzmeti 8.1 Listasta vzmet zadnje osi tovornega vozila je obremenjena z utripno obremenitvijo max = 6 kn. Vzmet je izdelana iz valjane pločevine iz jekla 67SiCr5 debeline h = 1. 1) določite potrebno število listov vzmeti; ) izračunajte poves vzmeti pri največji sili; ) določite ustrezne dolžine listov vzmeti. neobremenjena vzmet obremenjena vzmet max 6 kn b 10 l 700 teoretično praktično Ln=L5 L4 L L1=L=L

12 Osi in gredi Zbirka nalog iz strojnih elementov I 9 Osi in gredi 9.1 Rotirajoča os na sliki je obremenjena s silo = 50 kn. Os je izdelana iz jekla E95, površina pa je brušena v kvaliteti N6. 1) določite reakcijski sili v ležajih; ) določite upogibne momente v označenih prerezih osi; ) preverite, ali so označeni prerezi pravilno dimenzionirani. r1 r r4 d d d L 600 L l l d l l r r 4 4 r 5 1) Določitev reakcijskih sil v ležajih: L 40 Mi ( B) 0 A L L 0 A 50 5 kn L 600 i 0 B A kn ) Določitev upogibnih momentov v označenih prerezih osi: Mu 1 A l N upogibni moment v prerezu 1 Mu A l N upogibni moment v prerezu

13 Zbirka nalog iz strojnih elementov I Ležaji 10 Ležaji Drsni ležaji 10.1 Radialni drsni ležaj je izveden z ležajno pušo oblike G po DIN x60 GZCuSn7ZnPb. Ležaj je nameščen v ohišju orodnega stroja in ročno mazan z mastjo. Ležaj obratuje pri vrtilni hitrosti n = 00 min -1 in je obremenjen z radialno silo r = 1 kn. 1) določite površinski tlak med tečajem in ležajno pušo; ) določite drsno hitrost ležaja; ) določite potrebno zračnost v ležaju in premer ležajne puše; 4) izvedite kontrolo odvoda toplote zaradi trenja. projekcijska ravnina d B 1) Določitev površinskega tlaka med tečajem in ležajno pušo: p A proj Bd ,8 N 6060 B B 1 60 širina ležaja iz tabele 11.1 za ležajno pušo G 60x60 DIN 1850 d d 1 60 premer tečaja iz tabele 11.1 za ležajno pušo G 60x60 DIN