Κεφ. 5. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ 5.8 Πάχος ραφής Τυποποιημένα πάχη ραφών:,0,5,0,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0,0 mm. 5.11 Υπολογισμός αντοχής συγκολλήσεων Α' Στατικό μέρος της φόρτισης. Υπολογίζουμε τις πραγματικές τάσεις που αναπτύσσονται στη συγκόλληση: εφελκυστική (σz), διατμητική (τδ), καμπτική (σb), στρεπτική (τt). Χρησιμοποιούμε τους τρόπους υπολογισμού που εξηγήθηκαν στο κεφάλαιο. Κάποιες από τις τάσεις αυτές μπορεί να μήν υπάρχουν, οπότε θέτουμε την αριθμητική τιμή τους ίση με μηδέν. Αν κάποια τάση αυξομειώνεται με τον χρόνο, υπολογίζουμε τη μέγιστη τιμή της, για να δούμε αν η ραφή αντέχει στη μέγιστη φόρτιση Υπολογίζουμε την ισοδύναμη τάση σν = ( σb + σz ) + ( τt + τδ ) (51) Ελέγχουμε αν ισχύει σν < σεπ (5) όπου την επιτρεπόμενη τάση σεπ την παίρνουμε απ'τον πίνακα 5. (αν κάνουμε υπολογισμό σιδηροκατασκευής), ή απ'τον τύπο ν σs σεπ = (5) 1,5 (αν κάνουμε υπολογισμό αντοχής κάποιας μηχανολογικής κατασκευής). Οι σημασίες των συμβόλων του τύπου (5) είναι: σs = όριο ροής του υλικού των συγκολλημένων τεμαχίων ν = συντελεστής ποιότητας της συγκόλλησης. Παίρνει τις τιμές: 0,9 για ραφές που έχουν ελεγχθή, π.χ. με ακτινογραφία, και έχουν βρεθεί απαλλαγμένες από ελαττώματα 0,8 για ραφές που σε οπτικό έλεγχο φαίνονται άψογες ν = 0,7 για ραφές που σε οπτικό έλεγχο φαίνονται καλές (5) μεν αλλά όχι άψογες για ραφές που σε οπτικό έλεγχο έχουν μερικά ελαττώματα Β' Δυναμικό μέρος της φόρτισης. Υπολογίζουμε το ημιεύρος διακύμανσης της πραγματικής τάσης. Έστω ότι η καμπτική τάση είναι συμμετρικά εναλλασσόμενη, οπότε το ημιεύρος της είναι σbα = σb Υπολογίζουμε το όριο δυναμικής αντοχής της συγκόλλησης με τον τύπο 0,9 ν ν σd σ'επ = (55) Ελέγχουμε αν ισχύει σba < σ'επ (56) Οι σd ν ν σημασίες των συμβόλων του τύπου (55) είναι: = όριο δυναμικής αντοχής του υλικού των συγκολλημένων τεμαχίων = συντελεστής ποιότητας της συγκόλλησης, βλ. τύπο (5). = συντελεστής εγκοπών, που εξαρτάται από το σχήμα της ραφής, και οι τιμές του δίνονται στον πίνακα 5..
5.1 Υπολογισμός αντοχής συγκολλήσεων για λέβητες και δοχεία πιέσεως Για να αντέχουν τα τοιχώματα του δοχείου σε εσωτερική πίεση p, αν η εξωτερική του διάμετρος είναι Dεξ, πρέπει το πάχος των τοιχωμάτων να είναι Dεξ p s > + c (57) bar v x K + p S N/mm όπου Κ = το όριο ροής του υλικού των τοιχωμάτων, στη θερμοκρασία λειτουργίας του λέβητα (βλ. πίν...) ν = συντελεστής ποιότητας της συγκόλλησης (βλ. τύπο (5)) S = επιθυμητός συντελεστής ασφάλειας. Παίρνει τις τιμές 1,5 για χαλύβδινα δοχεία με μετωπική ραφή S = ή χωρίς ραφή (58),0 για χυτοχαλύβδινα δοχεία. Αν η ποιότητα του υλικού των τοιχωμάτων δεν είναι εγγυημένη, ο συντελεστής S προσαυξάνεται κατά 5% c = προσαύξηση πάχους για να αντισταθμιστεί η οξείδωση. Παίρνει τις τιμές c = 1mm αν s < 0mm (59) c = 0 αν s > 0mm 5.1 Υπολογισμός αντοχής συγκολλήσεων πιέσεως Οι συγκολλήσεις σημείων επιτρέπεται να καταπονούνται μόνο σε διατμητική φόρτιση. Για να αντέχουν, πρέπει να ισχύουν ταυτόχρονα οι ανισότητες: Για αντοχή σε διάτμηση F < τεπ (5) m A Για αντοχή σε «επιφανειακή πίεση» F < σℓ,επ (511) s d π όπου Α = d² (51) και F = η δύναμη που φορτίζει ένα σημείο συγκόλλησης d = διάμετρος σημείου συγκόλλησης s = πάχος του λεπτότερου ελάσματος m = αριθμός τομών της συγκόλλησης (βλ.σχ. 5.7)
όλα τα είδη ραφών 5 απηλλαγμένη από ρωγμές. αποδεδειγμένα χωρίς ελαττώματα στη ρίζα. μη αποδεδειγμένη ποιότητα ραφής. όλες οι ποιότητες ραφών όλες οι ποιότητες ραφών εφελκυσμός και εφελκυσμός από κάμψη κάθετα προς τη διεύθυνση της ραφής. θλίψη και θλίψη από κάμψη, εφελκυσμός και εφελκυσμός από κάμψη, ισοδύναμη τάση Διάτμηση, στρέψη, ισοδύναμη τάση θλίψη και θλίψη από κάμψη 18 1,5 15 1,5 15 1,5 15 16 17 17 17 19 19 19 7 Είδος χάλυβα St7 St5 φόρτιση φόρτιση Η ΗΖ Η ΗΖ 16 18 7 Οι τάσεις κατά τη σειρά είναι επιτρεπτές μόνο αν προσκομισθεί απόδειξη της χωρίς ελαττώματα κατασκευής, π.χ. Αν οι ραφές ελεχθούν με ακτίνες σε όλο τους το μήκος και ενδεχομένως διορθωθούν. (1) γωνιακή ραφή ραφή ΗV χωρίς επανασυγκολλημένη ρίζα μετωπική ραφή χωρίς μίσχο διπλή γωνιακή ραφή Κ χωρίς μίσχο Ραφή ΗV με επανασυγκολλημένη ρίζα (1) 1 Πίνακας 5. Επιτρεπόμενες τάσεις για συγκολλήσεις (σε kp/mm) Σε σιδηροκατασκευές: Σειρά Είδος ραφής Ποιότητα ραφής Είδος τάσεως
ΠΙΝΑΚΑΣ 5. Συντελεστής μορφής ν για δυναμική καταπόνηση (όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής ν, τόσο μεγαλύτερη η δυναμική αντοχή) Ονομασία Εσωραφές Εξωραφές τύπου Τ Γωνιακές εξωραφές Μορφή και τύπος ραφής (Σχήμα, συμβολισμός) Είδος φορτίσεως Εφελκυσμός Κάμψη θλίψη Διάτμηση στρέψη 0,6 0,6 0, 0, 0,7 0,8 6 0,9 0,7 1,1 0,8 0,7 6 0,8 0,65 0,65 0,7 0,98 0,6 0,8 0,8 0,8 0,65 0, 5 5 5 0, 0,69 0, 0,7 0,1 0,87 0,1 0, 0,11 0, 0, 0,11 0, 0,6 0,8 6 0,8 0,7 0,8 6 0, 0,11 0, 0, 0,6 0, 0, 0,8 0, 5 0,7 0,6 0,75 0, 0,11 0, 0,7 0, 0,8 0,
ΠΙΝΑΚΑΣ 5. Συντελεστής μορφής ν για δυναμική καταπόνηση (συνέχεια) (όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής ν, τόσο μεγαλύτερη η δυναμική αντοχή) Ονομασία Κυκλικές Εξωραφές Ειδικές μετωπικές εξωραφές Ειδικές πλευρικές εξωραφές Μορφή και τύπος ραφής (Σχήμα, συμβολισμός) Είδος φορτίσεως Εφελκυσμός Κάμψη θλίψη Διάτμηση στρέψη 0,7 0,1 0,87 0,1 0, 0,8
α) Μονή σειρά σημείων συγκόλλησης β) Διπλή σειρά σημείων συγκόλλησης, χωρίς μετάθεση (ραφή εν σειρά) γ) Διπλή σειρά σημείων συγκόλλησης, με μετάθεση (ραφή ζικζακ) Σχ. 5.6 Διατάξεις σημείων συγκόλλησης πάνω στα συγκολλούμενα ελάσματα. α) Συγκόλληση μονής τομής (m=1) β) Συγκόλληση διπλής τομής (m=). Πάχος λεπτότερου ελάσματος= = smin = min (s1, s) Σχ. 5.7 Συγκόλληση δύο ελασμάτων (μονής τομής) ή τριών ελασμάτων (διπλής τομής). Αντικατάσταση της συγκόλλησης από ένα ιδεατό πείρο, του οποίου η αντοχή υπολογίζεται.
Πίνακας 5.5 Χαρακτηριστικές διαστάσεις για ραφές σε συγκολλήσεις σημείων (mm) Πάχος ελάσματος S 1,0,0,0,0 5,0 6,0 Απόσταση σημείων α 1 Απόσταση σειρών ραφή εν ραφή ζικ ελάχιστο σύνηθες σειρά α ζακ α 0 8 1 1 5 15 15 0 1 0 18 6 15 5 0 0 55 5 8 6 65 0 5 75 5 5 Ελάχιστη επικάλυψη Διάμετρος σημείων d lu 1 1 16 18 6 0 5 5 6 8 1 1 Απόσταση από άκρο: e=.d Επιτρεπόμενες τάσεις για συγκολλήσεις σημείων σε kp/mm Πίνακας 5.6 Υλικό St6 φόρτιση H HZ St5 φόρτιση H HZ 11 1 1,5 15,5 5 5 9 0,5 7,5 8 5,5 60 11,5 1,5 1 15,5 17,5 9 0,5 5 5 8,5 9,5 55 60 8,5 67,5 St7 φόρτιση H HZ Είδος τάσεως Αν απαιτείται έλεγχος έναντι λυγισμού και πτυχώσεως τα Για m=1 (μονής τομής) _x0017_ σ1 _x0017_ Για m= (διπλής τομής) σ1 Αν δεν υπάρχει δυνατότητα λυγισμού ή πτυχώσεως τα Για m=1 (μονής τομής) _x0017_ σ1 _x0017_ Για m= (διπλής τομής) σ1 9
Κεφ. 6. ΚΟΧΛΙΕΣ 6. Σχέση στρεπτικής ροπής αξονικής δύναμης Ροπή σύσφιξης κοχλία: d da Μan = Fv' tan(α+ρ') + μa Fv' d P μ Fv' ( + ) π d cosβ1 = Μσπ + (61) da μa Fv' = Μκεφ όπου: Fv' = αξονική δύναμη λόγω της σύσφιξης του κοχλία d = μέση διάμετρος σπειρώματος, dα = μέση διάμετρος τριβόμενης επιφάνειας κεφαλιού, Ρ = βήμα, μ, μα = συντελεστές τριβής στο σπείρωμα και στο κεφάλι αντίστοιχα β1 = γωνία παρειάς δοντιού (β1=0ο για μετρικά σπειρώματα, β1=15ο για τραπεζοειδή), α = γωνία έλικας, ρ' = ανηγμένη γωνία τριβής και P μ tanα =, tanρ' = π d cosβ1 Μσπ = ροπή για να κινηθεί ο κοχλίας μέσα στο περικόχλιο, Μκεφ = ανθιστάμενη ροπή λόγω τριβής στο κεφάλι του κοχλία. Σχήμα 6. Μεγέθη για τον υπολογισμό της στρεπτικής ροπής Μan συναρτήσει της αξονικής δύναμης του κοχλία Fv' Ροπή σύσφιξης για κοχλίες με μετρικό τριγωνικό σπείρωμα και τυποποιημένες διαστάσεις κεφαλιού, προσεγγιστικά: Man = 0, Fv' d (6) Ροπή λυσίματος: d da
Μλυσ = Fv' tan(ρ'α) + μa Fv'(6) Αρνητικό αποτέλεσμα σημαίνει ότι κάτω από την επίδραση της αξονικής δύναμης Fv' τίθεται σε περιστροφική κίνηση. Η ροπή λυσίματος Μλυσ ισούται με τη ροπή που πρέπει να εξασκήσουμε κατά τη φορά του βιδώματος για να εμποδίσουμε την περιστροφή (δηλ. το λύσιμο) του κοχλία. 6. Βαθμός απόδοσης κοχλία Fv'Ρ η = Μan π (6) 6. Κοινοί κοχλίες συσφίξεως Τιμές βοηθητικών μεγεθών: Προσεγγιστική τιμή για την ψυχρή καθίζηση: fz = 6μm = 0,006mm (ακριβέστερες τιμές δίνει το σχ.6.1) Συντελεστής n (στον τύπο υπολογισμού του ΔF κτλ) Σχ. 6.5 Δυνάμεις σε κοχλία συσφίξεως Συνήθως n=. Όταν όμως η δύναμη F ενεργεί έκκεντρα ως προς τον κοχλία, τότε θα δεχόμαστε ότι n=1,0. Συντελεστής λ (στον τύπο υπολογισμού του Fκ,απ) λ = από έως 1,0 (καθαρός αριθμός) Σημασίες συμβόλων: F, Fδ, d, ℓκ: βλ. σχ. 6.5 F, F1: Μέγιστη και ελάχιστη τιμή της αξονικής δύναμης λειτουργίας, όταν αυτή μεταβάλλεται με τον χρόνο. Fστεγ: Η δύναμη με την οποία πρέπει να πιέζεται το στεγανοποιητικό ώστε να λειτουργήσει αποτελεσματικά. Λ: Συντελεστής στον τύπο για έλεγχο αντοχής κορμού, βλ. Πιν. 6.11.
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 6.1 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΓΙΑ ΚΟΧΛΙΕΣ ΣΥΣΦΙΞΕΩΣ ΠΕΡΑΣΤΟΥΣ (ΠΡΟΕΝΤΑΣΗ ΟΣΗ ΑΚΡΙΒΩΣ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ (1)) (π.χ με ροπόκλειδο) Διάφορες δυνάμεις: Fκ,απ = max(1,1*fδ/μο, λf, Fστεγ)(το μεγαλύτερο από τα τρία,βλ.τύπους(61), (6), (6)) Fz = fz * Φ / δf (βλ. Τύπο (6.18)) ΔF = n Φ F (»» (66)) (1nΦ)F = F ΔF =... (»» (67)) Fv = απ (Fκ,απ + Fz + (FΔF) ) (»» (66)) Man = Fv d 0, (»» (6)) (ή ακριβέστερα Man = Fv (d/) tan(α+ρ') + Fv (da/) μο )(βλ.τύπο61)) Έλεγχοι: ν = ΔF / Fv (Fv/As) * Φ (1+ν)² + Λ (βλ. τύπο (61)) 0,9 σs (Fv + ΔF) / Ap pεπ n Φ (F F1) 0,7 k1 k σα Aκ (»» (6β),(6)) (»» (6)) (»» (65)) (1) Αν η σύσφιξη γίνεται με κοινό κλειδί, αυτή η διαδικασία ΔΕΝ μπορεί να εφαρμοσθεί.
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 6 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΓΙΑ ΚΟΧΛΙΕΣ ΣΥΣΦΙΞΕΩΣ ΠΕΡΑΣΤΟΥΣ (ΠΡΟΕΝΤΑΣΗ ΑΥΘΑΙΡΕΤΑ ΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΗ) (π.χ. Με κοινό κλειδί) 1. Προένταση: Αν η σύσφιξη γίνεται με κοινό κλειδί: Fv = σan,μεγ Ακ (μέγιστη) (βλ. τύπο (6)) απ = σan,μεγ / σan,ελαχ (δηλ. εδώ αγνοούμε τον πίν. των σημειώσεων) Αν η σύσφιξη γίνεται με ροπόκλειδο, με "αυθαίρετα" εκλεγμένη ροπή: Man Fv = (βλ. τύπο (61)) (d/) tan(α+ρ') + (da/) μα. Διάφορες άλλες δυνάμεις: Fκ,απ = max(1,1*fδ/μο, λf, Fστεγ) (το μεγαλύτερο απ' τα τρία) (τύποι (61),(6),(6)) Fz = fz * Φ / δf ΔF = n Φ F (1nΦ)F = F ΔF =... (βλ. τύπο (618)) (»» (66)) (»» (67)). Έλεγχοι: Fv απ (Fκ,απ + Fz + (FΔF) ) (βλ. τύπο (66)) (Σ' αυτή τη σχέση και στις παρακάτω, το Fv είναι η τιμή που προέκυψε στο βήμα 1. Αν η παραπάνω ανισότητα δεν ισχύει, άρα πρέπει να σφίξουμε τους κοχλίες περισσότερο. Αν η σύσφιξη γίνεται με κοινό κλειδί, πρέπει να αλλάξουμε τη μέθοδο σε σύσφιξη με ροπόκλειδο και να επαναλάβουμε τους υπολογισμούς). ν = ΔF / Fv (Fv/As) * (1+ν)² + Λ (βλ. τύπο (61)) 0,9 σs (»» (6β), (6)) (Fv + ΔF) / Ap pεπ (»» (6)) n Φ (F F1) Aκ (»» 0,7 k1 k σα (65))
Πίνακας 6. Κατηγορίες αντοχής υλικών για κοχλίες κατά DIN 67/ Συμβολισμός κατηγορίας υλικού Όριο θραύσεως σ σε kp/mm Όριο ροής σs kp/mm Β σε Όριο θραύσεως σ =σ σε kp/mm S Νέος,6,61),8 5,61) 5.8 6,6 6,8 6,9 8,81),91) 1,91) 1,9) Παλιός Α D S 5 D 5 S 6 D 6 S 6 G 6 G K 1 K 9 0 55 50 70 60 80 80 0 0 10 10 160 0 0 0 8 5 6 90 8 16 0, 1) Οι κατηγορίες αυτές πρέπει να προτιμούνται ) Νέα κατηγορία ποιότητας υλικών ) Το "όριο μηκύνσεως" σημαίνει πρακτικά "όριο ροής" Σχήμα 6.19 Δυναμική αντοχή του πυρήνα ενός κοχλία κατασκευασμένου με κοπή ή εξέλαση
Πίνακας 6. Συντελεστές προσαύξησης δυναμικής αντοχής Κ 1, Κ Τρόπος κατά κοπή ή εξέλαση εξέλαση σπειρώματος βελτίωση σκευής κοχλία δια πλακών μετά τη διαμόρφωση και εξέλαση Κ1 1 1, 1, Είδος πιέσεως περικοχλίου (a) είδος (b) είδος (c ) είδος (d) Κ 1 1,05 1,1 1, επιφανειακή βαφή σπειρώματος 1, αλουμινίου ορείχαλκου χυτοσιδήρου 1,1 1,15 Σχήμα για πίνακα 6. Σχ. 6.0 Τάση συσφίξεως εξαρτώμενη από την αίσθηση του τεχνίτη (όταν η σύσφιξη γίνεται με κοινό κλειδί)
Πίνακας 6. Συντελεστής προεντάσεως α π Τρόπος προεντάσεως Μέγιστη δυνατή απόκλιση από την ονομαστική δύναμη προεντάσεως απ Με χειροκίνητο ή μηχανοκίνητο ροπόκλειδο και ακριβή μέτρηση της ροπής προεντάσεως ως προς την επιμήκυνση του κοχλία ή ως προς τη γωνία περιστροφής του περικοχλίου (ή του κοχλία) κατά την προένταση. (1 ) ±0% 1 Με χειροκίνητο ροπόκλειδο και μέτρηση μόνο της ροπής προεντάσεως. Επάλειψη του σπειρώματος και τριβόμενων επιφανειών με λάδι ή MoS. ( ) ±% 1,5 ±0% 1,6 Με χειροκίνητο ροπόκλειδο και μέτρηση μόνο της ροπής προεντάσεως. Χωρίς επάλειψη με λιπαντικό. ( ) Με μηχανοκίνητο ροπόκλειδο (ηλεκτροκίνητο ή με πεπιεσμένο αέρα). Επάλειψη σπειρώματος και τριβόμενων επιφανειών με λάδι ή MoS Με μηχανοκίνητο ροπόκλειδο (ηλεκτροκίνητο ή με πεπιεσμένο ±0% αέρα). Χωρίς επάλειψη με λιπαντικό. Με μηχανοκίνητο κλειδί κρουστικής λειτουργίας. Ανακριβής ±0% ρύθμιση ροπής προεντάσεως. (1) Πρόκειται για ειδικό εργαλείο εφοδιασμένο με μετρητικό ωρολόι ακριβείας. () Πρόκειται για το συνηθισμένο ροπόκλειδο (=δυναμόκλειδο) με καστάνια. Πίνακας 6.5,5 Συντελεστές τριβής μ ή μ0 ή μα Α' Για κοχλίες συσφίξεως (τριβή χωρίς ολίσθηση) ΧΩΡΙΣ ΛΙΠ. Για χάλυβα πάνω σε χάλυβα ή χυτοσίδηρο: Χωρίς επιφ. επίστρωση, κατασκευή κοχλία με πλασ. διαμόρφωση Χωρίς επίστρωση, κατασκευή στον τόρνο Λίπανση με διθειούχο μολυβδαίνιο (MoS ) Κοχλίας επιψευδαργυρωμένος Κοχλίας επικαδμιωμένος Για χάλυβα σε ορείχαλκο ή αλουμίνιο Για χυτοσίδηρο σε χυτοσίδ. ή ορείχαλκο 0,10, 0,10, 0, ΕΛΑΦΡΑ ΛΙΠ. 0,0,16 0,0,16 0,080,1 0,0,18 0,080,16 0,080,0 0,16 Β' Για κοχλίες κινήσεως ή ατέρμονες (τριβή με ολίσθηση) Χάλυβας/χάλυβας Χυτοσίδηρος/χυτοσίδηρος Χάλυβας/ορείχαλκος Χάλυβας/ φωσφορούχος ορείχαλκος ΧΩΡΙΣ ΛΙΠ. 0, 0 0,15 ΜΕ ΛΙΠ. 0,05 0, 0,05 0,0
Σχήμα 6.1 Ψυχρή καθίζηση fz συναρτήσει του λόγου μήκους προς διάμετρο ℓκ/d Πίνακας 6.7 Επιτρεπόμενη πίεση κάτω από το κεφάλι του κοχλία Υλικό σωμάτων Επιτρ. πίεση pεπ [N/mm²] Χάλυβας St7 60 " St50 0 " C5 700 " CrMo 850 Χάλ. C15 ενανθρακωμένος 100 Σκληρός ανοξείδωτος χάλ. 00 Χυτοσίδηρος GG15 600 " GG5 800 " GG5 900 " GG0 10 Χυτοσ. με σφαιρ. γραφίτη 80 τύπου GGG5. Ντουραλουμίνιο AlZnMgCu 70 Αλουμίνιο μαλακό 10 Παρατήρηση: Παρόλο που οι χυτοσίδηροι είναι φθηνά υλικά με μικρή αντοχή σε εφελκυσμό, έχουν μεγάλη αντοχή σε επιφανειακή πίεση.
Πίνακας 8 Α' Διαστάσεις σπειρωμάτων, εμβαδά και άλλα μεγέθη Κοχλίες με κανονικό μετρικό σπείρωμα (Ισχύει β1 = 0 ) d P d d As [mm²] Ακ [mm²] d/r [] M6 M8 M M1 M1 1 1.5 1.5 1.75 5.50 7.188 9.06.86 1.701.77 6.66 8.160 9.85 11.56 0.1 6.6 58.0 8. 115. 17.9.8 5. 76..7 6 8 8 M16 M18 M0 M M.5.5.5 1.701 16.76 18.76 0.76.051 1.56 1.9 16.9 18.9 0.19 156.7 19.5.8 0. 5.5 1.1 175.1 5. 81.5. 55 50 55 61 55 M7 M0.5 5.051 7.77.19 5.706 59. 560.6 7.1 519.0 6 59 Β' Κοχλίες με λεπτό μετρικό σπείρωμα d x P [mm x mm] (Ισχύει β1 = 0 ) d d As [mm²] Ακ [mm²] M8x1 Mx1 Mx1.5 M1x1.5 M1x1.5 7.50 9.50 9.188 11.188 11.06 6.77 8.77 8.66.66.160 9. 6.5 61. 9.1 88.1 6.0 60.5 56. 86.0 81.1 55 69 55 67 55 M1x1.5 M16x1.5 M18x1.5 M0x1.5 Mx1.5 1.06 15.06 17.06 19.06 1.06 1.160 1.160 16.160 18.160 0.160 1.5 167. 16. 71.5.1 116.1 157.5 05.1 59.0 19. 65 7 8 9 6.6 7. 596.0 8 9 Mx.701 1.56 8. M7x 5.701.56 95.7 M0x 8.701 7.56 61. Σημασίες συμβόλων: Διάμετροι: d = ονομαστική, d = μέση, d Βήμα: Ρ π Εμβαδά: As = διατομής τάσεως: As = d/r [] = του πυρήνα d+d Aκ = (π/) d² Λόγος ονομαστικής διαμέτρου προς την ακτίνα καμπυλότητας στο βάθος του αυλακιού του σπειρώματος: d/r Ακ = διατομής πυρήνα:
Πίνακας 6. d M6 M8 M M1 M1 M16 M18 M0 M M M7 M0 dh 6,6 9 11 1,5 15,5 17,5 0 6 0 Διαστάσεις κεφαλιού/περικοχλίου, επιφάνεια επαφής και άλλα μεγέθη Εξάγωνα (DIN 91,9) Άλλεν (DIN 91) da s dw Ap dκ dw Ap [mm²] [mm²] 8 8,9 8,0 9,8,9,5 1 11,6,0 1 1, 55,8 1,5 17 15,6 96,1 16 15, 89,5 15,5 19 17, 9,6 18 17, 90,0 18 11 1 0,17 11 0,5 157,17 181 7 5, 188 7 5,87 11 5 0 8, 0 8,87 7 7,5 0,0 5 1,81 0 6,6 56 6,81 1 1 8,0 7 0 8,61 6 8 6,7 576 5,61 68 Με φλαντζωτό κεφάλι (DIN 69) dh da s dc dw Ap [mm²] M6 6,6,5 1, 1,6 111 M8 9 1,5 1 18 17, 171 M 11 16,5 15, 1,6 71 M1 1,5 0 16 6,6 5,8 79 M1 15,5,5 18 9,7 50 M16 17,5 6 1 5, 678 M0 7 1,7 985 Σημασίες συμβόλων: d = ονομαστική διάμετρος dh = της οπής όπου θα περάσει ο κοχλίας = η μικρή διάμετρος της επιφάνειας επαφής dw = η μεγάλη διάμετρος της επιφάνειας επαφής (βλ. σχ. 9) dα = η μέση διάμετρος της επιφάνειας επαφής (βλ. σχ. 7). Κανονικά ισχύει dα=(dw+dh)/, αλλά στον πίνακα οι τιμές έχουν στρογγυλευθεί. s = άνοιγμα κλειδιού για εξάγωνα κεφάλια dκ = εξωτ. διάμετρος κεφαλιού για κεφάλια κοχλιών τύπου Άλλεν dc = διάμετρος φλάντζας όπως στο παρακάτω σχήμα Ap = εμβαδό επιφάνειας επαφής: Ap = (π/) (dw² dh²) d Σχήμα: Κοχλίας με φλαντζωτό κεφάλi κατά DIN 69
Βοηθητικά μεγέθη για υπολογισμό της στρέψης στον κορμό του κοχλία Κοινοί κοχλίες με λεπτό μετρικό σπείρωμα d x P tanα tan(α+ρ') για διάφορα μ 1[d/ds tan(α+ρ')]² για διάφορα μ [mm x mm] [] μ=0,08 0, 0,1 0,1 0,16 μ=0,08 0, 0,1 0,1 0,16 M8x1 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 Mx1 0.0 0.1 0.15 0.17 0.0 0. 0.05 0.88 0.8 0.95 0.619 Mx1.5 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 M1x1.5 0.06 0.1 0.15 0.17 0.0 0. 0.11 0.95 0.9 0.50 0.60 M1x1.5 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 M1x1.5 0.07 0.1 0.15 0.18 0.0 0. 0.15 0.00 0.98 0.511 0.68 M16x1.5 0.0 0.1 0.15 0.17 0.19 0. 0.197 0.78 0.7 0.81 0.60 M18x1.5 0.08 0.1 0.1 0.17 0.19 0.1 0.18 0.6 0.5 0.59 0.578 M0x1.5 0.05 0.1 0.1 0.16 0.19 0.1 0.17 0.50 0.9 0. 0.559 Mx1.5 0.0 0.1 0.1 0.16 0.19 0.1 0.166 0.0 0.7 0.8 0.5 Mx 0.08 0.1 0.1 0.17 0.19 0.1 0.18 0.6 0.5 0.59 0.578 M7x 0.05 0.1 0.1 0.16 0.19 0.1 0.17 0.8 0.7 0.0 0.556 M0x 0.0 0.11 0.1 0.16 0.18 0.1 0.165 0.8 0.5 0.5 0.50 Β' Α' Κοινοί κοχλίες με κανονικό μετρικό σπείρωμα d P tanα tan(α+ρ') για διάφορα μ 1[d/ds tan(α+ρ')]² για διάφορα μ [] μ=0,08 0, 0,1 0,1 0,16 μ=0,08 0, 0,1 0,1 0,16 M6 1 0.059 0.15 0.18 0.0 0. 0.5 0.1 0.16 0.55 0.669 0.818 M8 1.5 0.055 0.15 0.17 0.0 0. 0. 0.9 0.9 0.508 0.68 0.78 M 1.5 0.05 0.15 0.17 0.19 0. 0. 0.8 0.80 0.9 0.60 0.76 M1 1.75 0.051 0.1 0.17 0.19 0.1 0. 0.75 0.71 0.8 0.609 0.79 M1 0.050 0.1 0.17 0.19 0.1 0. 0.70 0.65 0.75 0.600 0.70 M16 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 M18.5 0.09 0.1 0.16 0.19 0.1 0. 0.6 0.57 0.66 0.590 0.78 M0.5 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 M.5 0.09 0.1 0.16 0.18 0.0 0. 0. 0.11 0.11 0.56 0.655 M 0.0 0.1 0.16 0.18 0.1 0. 0.1 0.1 0.5 0.55 0.687 M7 0.08 0.1 0.15 0.18 0.0 0. 0.1 0.06 0.06 0.50 0.69 M0.5 0.00 0.1 0.16 0.18 0.0 0. 0.9 0.16 0.18 0.5 0.66 Πίνακας 6.11
6..5 Υπολογισμός μελέτης κοχλιοσύνδεσης Απαιτούμενη συμπίεση: Fκ,απ = max (Fδ/μ)*1,1 λf Fστεγ Τάση που αντιστοιχεί στην απώλεια συμπίεσης: fz σz Ε (66) lκ + 8mm (E=μέτρο ελαστικότητας, για χάλυβα ισχύει Ε=.000 N/mm²) Απαιτείται κοχλίας με εμβαδό διατομής πυρήνα: απ (Fκ,απ + F) Ακ (67) 0,8 σs απ σz 6.5 Εφαρμοστοί κοχλίες Για να αντέχουν οι εφαρμοστοί κοχλίες σε διάτμηση πρέπει να ισχύουν και οι δύο παρακάτω ανισότητες: Για αντοχή του κορμού του κοχλία σε διάτμηση: Fδ < τεπ (68) ma Για αντοχή των τοιχωμάτων της οπής στην επιφανειακή πίεση (τη λεγόμενη πίεση άντυγας): Fδ < σℓ,επ (69) dο π όπου Α = dο (60) Τα Fδ, d0, s σημαίνουν αυτά που δείχνει το σχήμα. Το m εξηγείται στο σχ. 5.7 Οι επιτρεπόμενες τάσεις προσδιορίζονται με τις συστάσεις 0,6 σs αν η φόρτιση των κοχλιών είναι στατική τεπ = σs αν η φόρτιση είναι κυματοειδής 0, σs αν η φόρτιση είναι εναλλασσόμενη (με σs το όριο ροής του υλικού του κοχλία) σℓ,επ = 0,75 σb αν η φόρτιση είναι στατική σℓ,επ = 0,60 σb αν η φόρτιση είναι κυματοειδής ή εναλλασόμενη (με σb το όριο θραύσης του ασθενέστερου από τα υλικά που έρχονται σε επαφή: κοχλία ή συνδεόμενων σωμάτων). Για ελαστικά χιτώνια ισχύουν οι τύποι (68), (69), αλλά το εμβαδό διάτμησης είναι π A = 0,8 (d1 d) (6) (τα d1, d από τον πίνακα 6.)
6.. Κοχλίες κινήσεως Υπολογισμός μελέτης: Απαιτείται κοχλίας με εμβαδό διατομής πυρήνα F Ακ > (6) 0,8 σεπ όπου F = η δύναμη που πρέπει να εξασκεί ο κοχλίας κινήσεως και σεπ = 0,0 σb για τραπεζοειδές σπείρωμα και κυματοειδή φόρτιση ή σεπ = 0,1 σb για τραπεζοειδές σπείρωμα και εναλλασσόμενη φόρτιση (σβ είναι το όριο θραύσης του υλικού του κοχλία) Υπολογισμός ελέγχου αντοχής του κορμού σε δυναμική φόρτιση: Τάσεις: F εφελκυστική (ή θλιπτική) σz = (6) Aκ Mt στρεπτική τt = (65) 0, d ισοδύναμη σν = σz + τt (66) όπου F = η αξονική δύναμη που εξασκεί ο κοχλίας κινήσεως Mt = η στρεπτική ροπή στον κορμό του κοχλία (συνήθως Mt = Μσπ, βλ. και τύπο (61)) και για τα Aκ, d βλ. πιν. 6.1 Έλεγχος αντοχής: Πρέπει σν < σεπ (67) (όπου σεπ = η ίδια επιτρεπόμενη τάση όπως και στον τύπο (6)) Έλεγχος αντοχής σε φθορά των δοντιών του περικοχλίου: F P < pεπ (61) π d H1 m όπου d = μέση διάμετρος σπειρώματος (ή αλλοιώς «διάμετρος παρειών») P = βήμα κοχλία Η1 = φέρον βάθος του δοντιού του σπειρώματος (για τραπεζοειδές σπείρωμα Η1 = Ρ/) m = μήκος (ή «ύψος») περικοχλίου (το κλάσμα m/p δείχνει πόσα δόντια του κοχλία είναι βιδωμένα μέσα στο περικόχλιο) και Ρεπ είναι η επιτρεπόμενη πίεση, ίση με: 8 Ν/mm για χαλύβδινα περικόχλια 7 N/mm για χυτοσίδηρα περικόχλια 515 Ν/mm για ορειχάλκινα περικόχλια 5 Ν/mm για περικόχλια από φωσφορούχο ορείχαλκο
1,5 M 1 00 16 1,5 16,5, 0 15 M 1 00 18 1,75 18,5,7 0 16,5 00 0,1 0 17,5 M 16 1 00 1 1,5, 50 19,5 M 18 1 00,5,8 Μ 50 Η τυποποιημένη διαβάθμιση μηκών είναι όπως στο DIN 181. d d1 1 1,5 1,5 11,5 Αντίστ. μέγεθος βίδας 1) ℓ από έως 180 Πριν την τοποθέτηση d s a d 1,5 M 0 1 00 5 5,5, 5 80,5 M 1 00 8,5 8,5,9 Μ 0 d = Ονομαστική διάμετρος = Διάμετρος οπής στοιχείων. Ανοχή ονομαστικής διαμέτρου d των οπών των στοιχείων: Η 1,5,5,5 5 6 0, 0, 0,75 0,6 0,7 0,8 1,6 1,6 d1,,8,,8,,8 5, 6, 5,5 M 1 00 0,5 6 Μ 5 0 7 0,75 1,6 7,5 8,5 M 7 0 00 5,5 5,5 7 Μ 6 8 0,75 8,5 Ελαστικά χιτώνια με σχισμή κατά DIN 76. Ελαφριά σειρά. Διαστάσεις σε mm. Για d,5 Για d 5 1,9 Αντίστ. μέγεθος βίδας 1) ℓ από έως 0 Πριν την τοποθέτηση d s a Πίνακας 6.1,5 M 0 0 00 0 8,5 160 1,5 7,5 M 6 0 00 5 5,5 9,5 Μ 8 160 11 1 11,5 M 9 0 00 50 5,5 180 1 1 1,5 11 Μ 180 1 1,5 1,5
Πίνακας 6.1: Μετρικό τραπεζοειδές σπείρωμα κατά DIN. Επιλογή. Διαστάσεις σε mm. (Ισχύει β1 = 15 ) P H = h H1 Χάρη ac 5 6 7 8 9 1,5 1,75,5,75,5,0,5 5,0 5,5 1 1,5,0,5,0,5,0,5 5,0 Κοχλίας d d 1 16 0 8 6 0 8 5 60 70 80 7,5 8,5 11,5 15,5 18,5,5 5,0 9,0,0 6 9 50 59 69 Περικόχλιο A κ σε cm 1) 0, 7 1,0 1,89,69,98,91 6,61 8,0,18 11,95 1,5 19,6 7, 7,9 d = D P D D1 9,0,5 1,0 18,0 1,5 5,5 9,0,0 6,5,0 8,0 55,5 65,0 75,0 5 5 6 6 7 7 8 8 9,5 1,5 16,5,5 8,5,0 7,0 1,0 5 9 5 61 71 81 8 9 1 16 19 6 0 7 0 51 60 70 1) Α κ = π d / Συμβολισμός: Π.χ. για απλό σπείρωμα με d = 0 και P = 7 : Tr 0 x 7 Π.χ. για τριπλό σπείρωμα με d = 0 και P = 7 : Tr 0 x 1 Ρ7 όπου Ph = Pz = 7 x = 1 = βήμα ενός από τα τρία σπειρώματα z = = αριθμός σπειρωμάτων