Σχεδιασμός Κατασκευών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Σχεδιασμός Κατασκευών Ενότητα 6: Σχεδιομελέτη Δρ Κ. Στεργίου Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί ενότητας Στην 6η Ενότητα οι φοιτητές διδάσκονται και μελετούν την έννοια της Σχεδιομέλετης. Σχεδιομελέτη είναι εκείνο το στάδιο του σχεδιασμού ενός Τεχνικού Κατασκευάσματος, που ξεκινώντας από την αρχή λειτουργίας προχωρεί τόσο στη διαμόρφωση, σύμφωνα με οικονομοτεχνικά κριτήρια, ώστε να είναι δυνατή στη συνέχεια η μονοσήμαντη λεπτομερειακή επεξεργασία. 4

Περιεχόμενα ενότητας Πορεία εργασίας στη Σχεδιομελέτη Βασικοί κανόνες διαμόρφωσης Μονοσήμαντο Απλό Ασφαλές Αρχές διαμόρφωσης Κατευθυντήριες γραμμές στη διαμόρφωση 5

Βήματα Εργασίας στο Στάδιο της Σχεδιομελέτης 6

Σχεδιομελέτη Αρχή λειτουργίας Διαμόρφωση Λεπτομερειακή επεξεργασία Κύρια εργασία: Διαμόρφωση Απαιτείται: Επιλογή υλικών, μεθόδων κατεργασίας, καθορισμός κυρίων διαστάσεων Ολοκληρώνεται με τεχνικοοικονομική αξιολόγηση Έλεγχος σχεδιομελέτης σε: Αντοχή και λειτουργικότητα Δυνατότητα κατασκευής και συναρμολογήσεως Ιδιότητες χρήσης και κάλυψης εξόδων 7

Βήματα Σχεδιομελέτης 1. Ξεχωρίζονται από πίνακα προδιαγραφών οι απαιτήσεις που είναι καθοριστικές για τη διαμόρφωση (συγκεκριμένες διαστάσεις, διατάξεις, υλικά, απαιτήσεις ασφαλείας, εργονομίας, τρόπου παραγωγής και συναρμολόγησης) 2. Ανάπτυξη χονδρικής κατασκευαστικής δομής για τις κύριες λειτουργίες που επηρεάζουν καθοριστικά την όλη διαμόρφωση (π.χ. οδοντωτοί τροχοί μειωτήρα). Εκτελούνται βοηθητικοί υπολογισμοί 3. Διαμόρφωση στοιχείων για υπόλοιπες κύριες λειτουργίες (π.χ. εδράσεις). Στοιχεία για δευτερεύουσες λειτουργίες (π.χ. στεγανότητα, στερέωση, λίπανση). 4. Λεπτομερής διαμόρφωση με βάση γενικούς κανόνες διαμόρφωσης, τυποποιήσεις, κανονισμούς, ακριβείς υπολογισμούς, αποτελέσματα δοκιμών κλπ.) 5. Έλεγχος σχεδιομελέτης ως προς λειτουργία, διαστάσεις, αντοχή, κόστος και περιορισμός ασθενών σημείων που εντοπίστηκαν στην αξιολόγησή της 8

Κύριο Χαρακτηριστικό Λειτουργία Αρχή ενέργειας Διαμόρφωση Ασφάλεια Εργονομία Κατασκευή Έλεγχος Συναρμολόγηση Μεταφορά Χρήση Συντήρηση Κόστος Προθεσμία Παραδείγματα Πληρούται η προβλεπόμενη λειτουργία; Οι αρχές ενέργειας που επιλέχθηκαν αποφέρουν το επιθυμητό φαινόμενο, βαθμό απόδοσης, όφελος; Ποιες διαταραχές αναμένονται από αυτή την αρχή; Οι μορφές και οι διαστάσεις που επιλέχθηκαν σε συνδυασμό με τα προβλεπόμενα υλικά για την καθορισμένη διάρκεια χρήσης και κάτω από τις αναπτυσσόμενες φορτίσεις, εγγυώνται ικανοποιητική αντοχή, επιτρεπόμενη παραμόρφωση, επαρκή σταθερότητα, απουσία συντονισμού, διαστολή χωρίς ζημιογόνα επακόλουθα, αποδεκτή συμπεριφορά έναντι διάβρωσης και φθοράς; Ελήφθησαν υπόψη οι παράγοντες που επηρεάζουν την ασφάλεια των επιμέρους τεμαχίων, της λειτουργίας, της εργασίας και του περιβάλλοντος; Προσέχθηκαν οι σχέσεις ανθρώπου-μηχανής; Αποφεύχθηκαν βλαβερές για τον άνθρωπο καταπονήσεις; Δόθηκε βαρύτητα στην καλή εμφάνιση; Ελήφθησαν υπόψη τεχνολογικές και οικονομικές απόψεις για την παραγωγή; Είναι δυνατοί οι απαραίτητοι έλεγχοι κατά τη διάρκεια της παραγωγής, στο τέλος ή σε όποια χρονική στιγμή κρίνεται απαραίτητο; Μπορούν να γίνουν απλά και μονοσήμαντα όλες οι εργασίες συναρμολόγησης μέσα και έξω από το εργοστάσιο; Ελέγχθηκαν και ελήφθησαν υπόψη οι συνθήκες μεταφοράς μέσα και έξω από το εργοστάσιο; Ελήφθησαν υπόψη σε ικανοποιητικό βαθμό όλα τα φαινόμενα που εμφανίζονται κατά τη χρήση ή λειτουργία, όπως π.χ. θόρυβος, κραδασμοί, χειρισμός; Μπορούν να εφαρμοσθούν με ασφαλή και ελεγχόμενο τρόπο τα απαραίτητα για τη συντήρηση, έλεγχο και επισκευή μέτρα; Μπορούν να τηρηθούν τα προκαθορισμένα όρια κόστους; Προκύπτουν πρόσθετα έξοδα λειτουργίας; Μπορούν να τηρηθούν οι προθεσμίες; Υπάρχουν δυνατότητες διαμόρφωσης που επιτρέπουν μια βελτίωση των χρονικών προθεσμιών; Χαρακτηριστικά με τη Βοήθεια των Οποίων Διευκολύνεται η Διαμόρφωση της Κατασκευής και ο Έλεγχος της Σχεδιομελέτης 9

Βασικοί Κανόνες Διαμόρφωσης Μονοσήμαντο Ασφαλής πρόβλεψη επιδράσεων και συμπεριφοράς μέσω μονοσήμαντης διαμόρφωσης. Στη δομή λειτουργίας θα πρέπει να υπάρχουν σαφείς επιμέρους λειτουργίες με αντίστοιχα μεγέθη εισόδου-εξόδου Η αρχή ενέργειας που επιλέχθηκε πρέπει να δίνει μια σαφή αλληλοσύνδεση ανάμεσα στο αίτιο και το αποτέλεσμα Η προβλεπόμενη διάταξη πρέπει να εξασφαλίζει μια καθοδηγούμενη ροή ενέργειας (δυνάμεις) ύλης και σήματος. Π.χ. αποφυγή διπλών συναρμογών Σε περιπτώσεις που μπορεί να εμφανιστούν παραμορφώσεις λόγω δυνάμεων ή διαστολές λόγω θερμοκρασίας, πρέπει να προβλεφθούν με κατασκευαστική διαμόρφωση καθορισμένες διευθύνσεις και δυνατότητες διαστολής. Η διαμόρφωση θα πρέπει να γίνει κατά τέτοιον τρόπο ώστε σε κάθε κατάσταση που θα εμφανιστεί κατά τη λειτουργία να αντιστοιχεί μια σαφής καταπόνηση που να μπορεί να υπολογιστεί. 10

Βασικές Διατάξεις Εδράνων a) Διάταξη σταθερού και ελεύθερου εδράνου. Το σταθερό έδρανο (αριστερά) παραλαμβάνει μόνο του όλες τις αξονικές δυνάμεις. Το ελεύθερο έδρανο (δεξιά) επιτρέπει απρόσκοπτη αξονικήμετακίνηση λόγω θερμικής διαστολής. Μονοσήμαντη δυνατότητα υπολογισμού. b) Διάταξη αντιστήριξης. Δεν δίνει καθαρή κατάσταση αξονικής καταπόνησης των εδράνων, διότι η αξονική φόρτιση εξαρτάται από τη σύσφιγξη κατά την τοποθέτηση και οι δυνάμεις που θα εμφανισθούν λόγω θερμικής διαστολής δεν μπορούν να δοθούν με μονοσήμαντη περιγραφή. Μια τροποποίηση δίνει η διάταξη με αξονική χάρη π.χ. ανάμεσα στο έδρανο και το κάλυμμα. Τότε υπάρχει μεν δυνατότητα για θερμική διαστολή, αλλά δεν είναι μονοσήμαντα καθορισμένη η θέση του άξονα. c) Διάταξη εδράνων με ελατηριωτά στοιχεία. Τα μειονεκτήματα της διάταξης με αντιστήριξη εξουδετερώνονται κατά το μεγαλύτερο μέρος τους. Η αξονική δύναμη, που ενεργεί μέσω του ελατηριωτού στοιχείου, μόνιμα επάνω στο έδρανο, μειώνει πιθανώς τη διάρκεια ζωής. Οι δυνάμεις διαστολής περιγράφονται μονοσήμαντα μέσω του διαγράμματος δύναμη-διαδρομή ελατηρίου. Η θέση του άξονα είναι μονοσήμαντα καθορισμένη με την προϋπόθεση ότι η αξονική δύναμη F A ενεργεί πάντοτε προς τα δεξιά ή ότι δεν υπερβαίνει τη δύναμη πρότασης F F. 11

Συνδυασμός Εδράνων Κύλισης a) μη μονοσήμαντη παραλαβή των ακτινικών δυνάμεων b) συνδυασμός εδράνων κύλισης με στοιχεία όπως στο a. αλλά με μονοσήμαντη μεταβίβαση ακτινικών και αξονικών δυνάμεων 12

Σύνδεση Ατράκτου-Πλήμνης με Οδηγό Σφήνα και με Σύσφιγξη Συστολής Η σύνδεση δεν είναι μονοσήμαντα υπολογίσιμη και εκμεταλλεύσιμη 13

Σύρτης με Μεγάλο Σχετικά Θάλαμο Συγκέντρωσης στο Κάτω Μέρος 14

Βασικοί Κανόνες Διαμόρφωσης (2) Απλό Απλή διαμόρφωση δίνει Μικρότερο αριθμό τεμαχίων Γρηγορότερη και καλλίτερη κατασκευή Οικονομικότερη λύση Τρόποι απλής διαμόρφωσης: Μικρός αριθμός επιμέρους λειτουργιών κατά τη συγκρότηση της δομής λειτουργίας Χρήση γεωμετρικών μορφών που ενδείκνυνται για υπολογισμούς αντοχής Γεωμετρικές μορφές που να επιτρέπουν εύκολη κατασκευή με ταχείες κατεργασίες και λίγες αλλαγές προσδέσεων στην εργαλειομηχανή. Μικρός αριθμός τεμαχίων, λίγες θέσεις φθοράς Απλή συναρμολόγηση και εύκολη συντήρηση χωρίς ειδικές οδηγίες 15

Απλούστευση ενός Ρυθμιστικού Σύρτη μέσω Αλλαγής του Τρόπου Κατασκευής a) διάταξη μοχλού με παλινδρομική και περιστροφική κίνηση ρύθμισης σ' ένα κρουνό ανάμιξης (πρόταση) b) πιο απλή και αισθητικά βελτιωμένη λύση της προηγούμενης πρότασης. Καλύτερη Στεγανότητας, λόγω πρόσθετου περιεχομένου Λιγότερα τεμάχια, καλύτερο design 16

Απλούστευση ενός Ρυθμιστικού Σύρτη μήκους 100 mm 1. χυτευτή κατασκευή δύσκολη και ακριβή 2. βελτίωση με χωρισμό σε απλά τεμάχια που ενώνονται με διπλή συγκόλληση 3. απλούστευση του κεντρικού, σωληνωτής μορφής, τεμαχίου 4. πρόσθετη δυνατότητα απλούστευσης αν δεν απαιτούνται αντίστοιχες αξονικές επιφάνειες. 17

Απλούστερη Διαμόρφωση μιας Ταλαντούμενης Σύνδεσης 18

Βασικοί Κανόνες Διαμόρφωσης (3) Ασφαλές Ασφαλής διαμόρφωση δίνει: Στερεότητα Αξιοπιστία Πρόληψη ατυχημάτων Προστασία περιβάλλοντος Περιοχές ασφάλειας: Ασφάλεια τεμαχίου: Ασφάλεια επιμέρους τεμαχίου σε θραύση, υπερβολική παραμόρφωση, σταθερότητα Ασφάλεια λειτουργίας: Ασφάλεια και αξιοπιστία που διαθέτει μηχανή ή εγκατάσταση κατά την εκπλήρωση του αντικειμενικού σκοπού της κατασκευής της Ασφάλεια εργασίας: Ασφάλεια για τον άνθρωπο, κατά πόσον δεν κινδυνεύει από τη λειτουργία μιας μηχανής Ασφάλεια περιβάλλοντος: Ασφάλεια του ανθρώπου που δεν έχει άμεση σχέση με τη λειτουργία της μηχανής καθώς και της φύσης. 19

Άμεση Ασφάλεια Επιδιώκει την ασφάλεια μέσω των συστημάτων που αποτελούν την ίδια την κατασκευή Δυνατότητες άμεσης ασφάλειας: 1. Αρχή της ασφαλούς ύπαρξης Όλα τα επιμέρους τεμάχια αντέχουν οποιαδήποτε πιθανά συμβάντα χωρίς διακοπή λειτουργίας καθ όλη την προβλεπόμενη διάρκεια λειτουργίας μέσω: Προσδιορισμού φορτίων που επενεργούν και των συνθηκών του περιβάλλοντος Ασφαλής κατασκευή με βάση δοκιμασμένες μεθόδους υπολογισμού και υποθέσεις Total quality στην διαδικασία παραγωγής και συναρμολόγησης Προσδιορισμός αντοχής για δυσμενέστερες συνθήκες φόρτισης και επιρροές περιβάλλοντος Μειονεκτήματα: 2. Υψηλή δαπάνη 3. Αν γίνει διακοπή λειτουργίας θα προκληθεί σοβαρό ατύχημα (π.χ. θραύση πτέρυγας αεροπλάνου, κατάρρευση γέφυρας) 20

Άμεση Ασφάλεια (2) 2. Αρχή περιορισμένης λειτουργίας Επιτρέπει κατά τη διάρκεια της λειτουργίας βλάβη ή θραύση χωρίς σοβαρές συνέπειες Διατηρείται περιορισμένη ικανότητα λειτουργίας ώστε να αποφευχθεί επικίνδυνη κατάσταση Διατήρηση της περιορισμένης ικανότητας λειτουργίας στηριζόμενη στο τεμάχιο που έπαθε τη βλάβη για το χρονικό διάστημα εκείνο που θα τεθεί η εγκατάσταση εκτός λειτουργίας χωρίς κίνδυνο Δυνατότητα αναγνώρισης βλάβης Η θέση που σημειώθηκε η βλάβη να επιτρέπει διάγνωση κατάστασης που αφορά την ολική κατάσταση της εγκατάστασης 21

Άμεση Ασφάλεια (3) 3. Αρχή περίσσειας διατάξεων Λειτουργία του στοιχείου που έπαθε βλάβη συνεχίζεται στο σύνολό της ή περιορισμένα από εφεδρικό στοιχείο συνδεδεμένο σε σειρά ή παράλληλα Προϋπόθεση για την αύξηση της ασφάλειας είναι ότι το στοιχείο που έπαθε βλάβη δε θα προκαλέσει κίνδυνο σε ολόκληρο το σύστημα (π.χ. έκρηξη) Η αύξηση της ασφάλειας αναφέρεται μόνο στην ασφάλεια των συστημάτων και όχι των προσώπων (π.χ. παράλληλη λειτουργία δύο χιονοδρομικών αναβατήρων με συρματόσχοινο) 22

Έμμεση Ασφάλεια Συστήματα ή διατάξεις που εξασφαλίζουν την απαιτούμενη προστασία στην περίπτωση που η τεχνική για άμεση ασφάλεια δεν είναι δυνατό να το κάνει. Χρησιμοποιούνται για να θέσουν τη μηχανή εκτός λειτουργίας, να περιορίσουν τη ροή ενέργειας και να εμποδίσουν την έναρξη λειτουργίας σε περίπτωση κινδύνου Απαιτήσεις για την κατασκευή συστημάτων προστασίας: Προειδοποίηση: Πρέπει να προβλέπεται σύστημα προειδοποίησης πριν την πρόκληση αλλαγής της κατάστασης λειτουργίας ώστε οι χειριστές και επιβλέποντες να απομακρύνουν τον κίνδυνο. Αποφυγή αιφνιδιασμού. Αυτοεπίβλεψη: Το σύστημα προστασίας πρέπει να βρίσκεται σε συνεχή διαθεσιμότητα και συνεπώς οφείλει να αυτοεπιβλέπεται και να προστατεύει τον εαυτό του όταν υποστεί το ίδιο κάποια βλάβη. Πολλαπλά, ανεξάρτητα και διαφορετικά σε τρόπο λειτουργίας συστήματα ασφαλείας Όταν υπάρχει μεγάλος κίνδυνος από βλάβη προβλέπονται τουλάχιστον διπλά συστήματα προστασίας, ανεξάρτητα μεταξύ τους που να βασίζονται σε διαφορετική αρχή λειτουργίας. Π.χ. Δοχείο Πίεσης 23

Στερέωση Τεμαχίων Σε περίπτωση θραύσης, η κάλυψη της κοχλιοσύνδεσης εμποδίζει τη διακοπή της λειτουργίας και τη μετακίνηση σπασμένων τεμαχίων 24

Σύστημα Ασφάλειας Έναντι Υπερβολικής Εσωτερικής Πίεσης σε Δοχεία Πίεσης a) διπλά τοποθετημένη βαλβίδα ασφαλείας (δεν παρέχει ασφάλεια έναντι συστηματικού σφάλματος) b) βαλβίδα ασφαλείας και πλάκα θραύσης (διπλό σύστημα αλλά με διαφορετική αρχή λειτουργίας). 25

Αρχές Διαμόρφωσης Συμβάλλουν στην ανάπτυξη μιας κατασκευαστικής δομής, η οποία στο δεδομένο πρόβλημα και με επιλεγμένη αρχή λειτουργίας να ανταποκρίνεται κατά τον καλλίτερο τρόπο στις υπάρχουσες απαιτήσεις. Αρχές για τη μεταβίβαση των δυνάμεων 1. Αρχή της ροής της δύναμης Ένα τεμάχιο σε ένα μηχανικά καταπονούμενο σώμα, μεταβιβάζει στο γειτονικό του τεμάχιο τη δύναμη φόρτισης έτσι ώστε να δημιουργείται μια συνεχής μεταφορά (ροή) της δυνάμεως κατά μήκος μιας συγκεκριμένης διαδρομής μέσα στο σώμα. Στις διάφορες θέσεις υπάρχει διαφορετική κατανομή πυκνότητας στη ροή δυνάμεως και συνεπώς διαφορετική καταπόνηση που πρέπει να ληφθεί υπόψη στους υπολογισμούς αντοχής. Επιδίωξη: Μεταφορά δυνάμεων κατά το δυνατό άμεσα από τη μια θέση ενέργειας στην άλλη Λεπτή, συνεχής γραμμή στη ροή χωρίς απότομες αλλαγές διεύθυνσης Συμμετρικές διατάξεις πιο ευνοϊκές 26

Πορεία της Ροής της Δύναμης στα Διάφορα Μέρη ενός Αξονικού Εδράνου 27

Τρία είδη μεταβίβασης της δύναμης, συγκριτικά τοποθετημένα Οι θέσεις που δείχνουν τα βέλη έχουν την ίδια μέγιστη καταπόνηση. 28

Αρχή της Εξισορρόπησης των Δυνάμεων Δυνάμεις και ροπές που δε συμβάλλουν στην άμεση εκπλήρωση μιας λειτουργίας (π.χ. ροπή εισόδου, περιφερειακή δύναμη, φορτίο), αλλά οι οποίες δεν είναι δυνατό να αποφευχθούν και απαιτούν αντίστοιχη επιπρόσθετη μελέτη όπως: Αξονική δύναμη σε οδοντωτούς τροχούς με κεκλιμένους οδόντες Δυνάμεις στα πτερύγια μιας στροβιλομηχανής Μαζικές δυνάμεις σε παλινδρομική ή περιστροφική κίνηση Δυνάμεις πίεσης σε σύνδεσμο τριβής Δυνατότητες αντιμετώπισης: Στοιχεία εξισορρόπησης Συμμετρική διάταξη 29

Παραδείγματα μιας Στροβιλομηχανής, ενός Μειωτήρα και ενός Συμπλέκτη που Παρουσιάζουν Βασικές Λύσεις για την Εξισορρόπηση των Δυνάμεων 30

Βέλτιστη Ροή Δυνάμεων a. στην ανωτέρω κοχλιοσύνδεση του καλύμματος η ροή της δύναμης δεν είναι ευνοϊκή, διότι οδηγείται αρχικά προς τα άνω και μετά στο τοίχωμα προς τα κάτω. b. βελτιωμένη ροή της δύναμης, διότι οδηγείται άμεσα στο τοίχωμα προς τα κάτω. 31

Βέλτιστη Ροή Δυνάμεων (2) a) στην ανωτέρω κοχλιοσύνδεση του καλύμματος η ροή της δύναμης δεν είναι ευνοϊκή, διότι οδηγείται αρχικά προς τα άνω και μετά στο τοίχωμα προς τα κάτω. b) βελτιωμένη ροή της δύναμης, διότι οδηγείται άμεσα στο τοίχωμα προς τα κάτω. 32

Αρχή Επιμερισμού του Έργου Σε κάθε λειτουργία αντιστοιχεί ένας φορέας Πλεονεκτήματα: Επιτρέπει πολύ καλύτερη εκμετάλλευση του επιμέρους τεμαχίου Προσφέρει υψηλότερη απόδοση Εξασφαλίζει μονοσήμαντη συμπεριφορά διότι με το διαχωρισμό των επιμέρους έργων γίνεται βέλτιστη διαμόρφωση στην επιμέρους λειτουργία και πιο μονοσήμαντος υπολογισμός Μειονέκτημα: Ακριβότερη κατά κανόνα κατασκευή Επιμερισμός έργων όταν οι λειτουργίες είναι διαφορετικές: Αρχή της αυτοβοήθειας: Ευνοϊκή επίδραση που υποβοηθά την καλύτερη εκπλήρωση της λειτουργίας μέσω κατάλληλης επιλογής στοιχείων και διατάξεων του συστήματος Δυνάμεις και ροπές αλληλοεξουδετερώνονται Εμφανίζονται πρόσθετες δυνάμεις και ροπές που υποβοηθούν τη λειτουργία του συστήματος Αρχή της σταθερότητας: Διαμόρφωση έχει στόχο να εξουδετερώσει ή να μετριάσει τις συνέπειες μιας βλάβης Διαμόρφωση για αντικρουόμενες απαιτήσεις Επιμερισμός έργων όταν οι λειτουργίες είναι ίδιες: Επιμερισμός με διακλάδωση ισχύος. 33

Μεγάλος Μειωτήρας, Υψηλής Απόδοσης, με Άτρακτο Εξόδου που Καταπονείται Μόνο σε Στρέψη 34

Σταθερό Έδρανο με Χωριστή Παραλαβή Ακτινικών και Αξονικών Δυνάμεων 35

Διατομή ενός Τραπεζοειδούς Ιμάντα 36

Μειωτήρας με Πλανητικό Σύστημα και Διακλάδωση της Ισχύος 37

Αυτοστεγανοποιούμενο Κάλυμμα 38

Αρχή της Αυτοβοήθειας Με την αρχή της αυτοβοήθειας μπορεί να επιτευχθεί, μέσω κατάλληλης επιλογής των στοιχείων και της διάταξης του συστήματος, μια ευνοϊκή επίδραση, που υποβοηθεί την καλύτερη εκπλήρωση της λειτουργίας. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το αυτοστεγανοποιούμενο κάλυμμα Το κάλυμμα (1) πιέζεται με πολύ μικρή δύναμη πάνω στο παρέμβυσμα (5) μέσω του κεντρικού κοχλία (2), της τραβέρσας (3) και του κοχλιοτεμαχίου (4). Με τη βοήθεια της εκάστοτε εσωτερικής πίεσης λειτουργίας ρυθμίζεται αυτόματα η πίεση στεγανότητας πάνω στο παρέμβυσμα. Το ίδιο συμβαίνει και με το κάλυμμα του λέβητα στο επόμενο σχήμα 39

Σειρά από Στεγανοποιήσεις στις οποίες η πίεση Λειτουργίας Ενισχύει επίσης το Ρόλο των Παρεμβυσμάτων 40

Αυτοενισχυόμενες Στεγανοποιήσεις a) αυτοστεγανοποιούμενη ροδέλλα b) ελαστικό αυτοκινήτου χωρίς αεροθάλαμο c) ακτινική στεγανοποίηση ατράκτου d) στεγανοποίηση με μανσέττα e) στεγανοποίηση με ολισθαίνοντα δακτύλιο 41

Αυτοπροστατευόμενη Λύση σε Ελατήρια a έως ά Σε περίπτωση υπερφόρτισης (σπείρες συμπιεσμένες) δημιουργείται διαφορετική κατανομή της δύναμης με διαφορετικό είδος καταπόνησης. Η αρχική ικανότητα λειτουργίας αίρεται ή περιορίζεται. 42

Έμβολο σε Πλάγια Θέση Μέσα στον Οδηγό, Λόγω Κάποιου Λάθους a) η κατανομή της πίεσης ενισχύει την ανωμαλία (ασταθής συμπεριφορά) b) η κατανομή της πίεσης εξουδετερώνει την ανωμαλία (σταθερή συμπεριφορά). 43

Διάταξη Κωνικών Εδράνων όπου η Άτρακτος Θερμαίνεται Περισσότερο από το Κέλυφος a) η θερμική διαστολή προκαλεί αύξηση της δύναμης και ασταθή συμπεριφορά b) η θερμική διαστολή προκαλεί μείωση της δύναμης και σταθερή συμπεριφορά. 44

Διαμόρφωση για Αντοχή σε Ποιο συνηθισμένη μορφή: ΟΞΕΙΔΩΣΗ Διάβρωση εμφανίζεται σε επίπεδη επιφάνεια σε ατμόσφαιρα οξυγόνου (π.χ. αέρα). Για χάλυβα η οξείδωση σε κανονική ατμόσφαιρα ανέρχεται σε 0,1mm/έτος (π.χ. πάχος υπαίθριων σωληνώσεων υπό πίεση) Χρήση ανθεκτικών στη διάβρωση υλικών οικονομικά ασύμφορη λύσεις με κατάλληλη κατασκευαστική διαμόρφωση Επιλογή υλικού και προσαύξηση πάχους τοιχώματος κατά το συντελεστή φθοράς που λαμβάνει υπόψη την οξείδωση. Χρήση μεθόδων με αντίστοιχες λύσεις που αποφεύγουν τη διάβρωση ή την κάνουν οικονομικά ανεκτή Χρήση μικρών και λείων επιφανειών Αποφυγή θέσεων που έχουν διαφορετική θερμοκρασία (μεγαλύτερη διάβρωση) Αποφυγή ζωνών με υψηλή και διαφορετική θερμική φόρτιση σε θερμαινόμενες επιφάνειες (μη ομοιόμορφη διάβρωση) Τοποθέτηση επικάλυψης για προστασία (όχι επαφή με αέρα) Αποφυγή θέσεων συγκέντρωσης υγρασίας με κατάλληλη διαμόρφωση 45

Εκροή Υγρών σε Τεμάχια που Καταπονούνται σε Διάβρωση a) διαμόρφωση πυθμένων με καλύτερη και χειρότερη προστασία από διάβρωση b) ευνοϊκή και δυσμενής διάταξη χαλύβδινων προφίλ c) κονσόλα από προφίλ μορφής U με οπή εκροής νερού. 46

Παραδείγματα Συνδέσεων με Συγκόλληση a) κίνδυνος διάβρωσης λόγω κενού b) σωστή διαμόρφωση για προστασία από διάβρωση c) συγκόλληση σωλήνων χωρίς κενό. 47

Τοπική Διάβρωση σε Σχισμές Ιδιαίτερο πρόβλημα η τοπική διάβρωση π.χ. σε σχισμές λόγω ισχυρής δράσης και δύσκολου εντοπισμού Αντιμετώπιση: 1. Δημιουργία λείων επιφανειών, χωρίς σχισμές 2. Ραφές συγκόλλησης χωρίς κενό στη ρίζα τους ή ανάμεσα στα συγκολλούμενα τεμάχια. 3. Στεγανοποίηση σχισμών 4. Διαμόρφωση αρκετά μεγάλων σχισμών ώστε να μην είναι εύκολη η συμπύκνωση και συγκράτηση της υγρασίας. Διαμόρφωση ώστε ακόμα και κάτω από την επίδραση της διάβρωσης να επιτυγχάνεται μια κατά το δυνατόν μεγάλη διάρκεια ζωής. Αν δεν μπορεί να επιτευχθεί οικονομικά με κατάλληλο σχεδιασμό: πρόβλεψη επιτήρηση τεμαχίων που κινδυνεύουν με περιοδική μέτρηση πάχους τοιχώματος μηχανικά με υπερήχους απλή οπτική επιθεώρηση Απαγορεύεται η διάβρωση να προκαλέσει κίνδυνο για την ασφάλεια 48

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Χυτευτών Τεμαχίων 49

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Σφυρήλατων Τεμαχίων 50

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Ψυχρή Εξέλαση 51

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Κάμψη 52

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Τόρνευση 53

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Διάτρηση 54

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Φρεζάρισμα 55

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Κοπή 56

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Διαμόρφωση Τεμαχίων με Συγκόλληση 57

Εκτίμηση Δομής Κόστους 58

Συγκρίσεις Κόστους για Κοχλιοσυνδέσεις 59

Κατευθυντήριες γραμμές για Διαμόρφωση (με παραδείγματα) προς Απλοποίηση της Συναρμολόγησης 60

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Βελτίωση των Ενεργειών Συναρμολόγησης 61

Κατευθυντήριες Γραμμές και Παραδείγματα για Βελτίωση των Ενεργειών Συναρμολόγησης (2) 62

Διαταραχές σ ένα Μηχάνημα 63

Τέλος Ενότητας