ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ 008 ΘΕΜΑ Ο α. Οι ήλοι, ανάλογα µε την µορφή της κεφαλής τους διακρίνονται σε Ηµιστρόγγυλους. Φακοειδείς. Η κεφαλή είναι λιγότερο καµπυλωτή από αυτή των ηµιστρόγγυλων και µοιάζει µε φακό. Η κεφαλή των φακοειδών ήλων µπορεί να είναι βυθισµένη στα κοµµάτια που συνδέει ή ηµιβυθισµένη. Στην πρώτη περίπτωση ο ήλος λέγεται βυθισµένος και στη δεύτερη ηµιβυθισµένος. Επιπεδοκαµπύλους ή πλατυκέφαλους. Η κεφαλή τους είναι µεγάλη και καµπυλωτή Ανάλογα µε την διάµετρο του κορµού τους οι ήλοι διακρίνονται σε : Ήλους µε διάµετρο µικρότερη από 0 mm (d < 0 mm ) Ήλους µε διάµετρο µεγαλύτερη από 0 mm (d > 0 mm ). Οι ήλοι µε διάµετρο κορµού από0 mm και πάνω είναι γνωστοί ως λεβητόκαρφα. β. Ο αριθµός ο 55 είναι γραµµένος πάνω σε ένα έδρανο κυλίσεως και σηµαίνει : = Είδος ρουλµάν. = Οµάδα πλάτους. 5 = Οµάδα εξωτερικής διαµέτρου. 5= το πηλίκο της εσωτερικής διαµέτρου d δια του αριθµού 5 Εδώ η εσωτερική διάµετρος είναι d = 5 x 5 = 75 mm. γ. Οι ετερογενείς συγκολλήσεις χωρίζονται σε δυο κατηγόριες : Στις µαλακές συγκολλήσεις στις οποίες η κόλληση λιώνει σε θερµοκρασία µικρότερη από τους 500 C. Στις σκληρές συγκολλήσεις στις οποίες η κόλληση λιώνει σε θερµοκρασία µεγαλύτερη από τους 500 C. δ. Οι κυριότερες διαστάσεις του σπειρώµατος κοχλία και περικοχλίου είναι οι εξής : d, D = ονοµαστική διάµετρος ή εξωτερική. d, D = εσωτερική διάµετρος του πυρήνα. d, D = µέση διάµετρος σπειρώµατος. t, h, T = βάθος ή ύψος του σπειρώµατος. h (ή P) = βήµα του σπειρώµατος. α = Γωνία κορυφής του σπειρώµατος. Τα µικρά γράµµατα αφορούν διαστάσεις σπειρώµατος κοχλία και τα κεφαλαία αφορούν διαστάσεις περικοχλίου σύµφωνα µε την τυποποίηση.
ε. εδοµένα Ζητούµενα Αριθµός σειρών η= τ = ; Αριθµός ηλών Ζ=0 ιπλή Αρµοκαλύπτρα : Q = 0000 kp d = mm τ = 000kp/cm Για καταπόνηση σε διάτµηση η αντοχή των υλικών δίνει τη σχέση Q τ = τ Α π. d Το εµβαδό ιφανείας Α δίνεται από τη σχέση Α= Η διάµετρος υπολογισµού στις ηλώσεις <εν θερµώ> θα είναι mm µεγαλύτερη από την τυποποιηµένη διάµετρο, όση ακριβώς και η διάµετρος των οπών ( λόγω διαστολής διογκώνονται οι κορµοί των ήλων) Άρα έχουµε d=mm + mm=5mm d=,5cm Q 0000kp Άρα έχουµε: τ = τ τ 000 kp / cm.. η. =,. d Α Ζ...0 0000kp τ = 000 kp / cm,.,5 cm..0 0000kp 0000kp τ = 000 kp / cm τ = 000 kp / cm,., 5 cm.0 70,65cm τ = 8,08 kp / cm 000 kp / cm Άρα η τάση διάτµησης τ = 8,08 kp / cm τ ττ = 000 kp / cm ΘΕΜΑ Ο είναι κατάλληλη γιατί το α Η µεταφορά ροπής στρέψης από το ένα κοµµάτι στο άλλο ιτυγχάνεται τόσο µε τις δυνάµεις τριβής που αναπτύσσονται λόγω της κλίσης, όσο και µε τις πλευρικές ιφάνειες της σφήνας η οποία διατέµνεται. β Τα χαρακτηριστικά που πρέπει να εκτιµηθούν για τη ιλογή ενός χάλυβα µε σκοπό την κατασκευή ατράκτου άξονα είναι : αντοχή σε εφελκυσµό θλίψη, αντοχή στην τριβή, ιφανειακή σκληρότητα, δυσθραυστότητα, κατεργασιµότητα, ικανότητα λείανσης, ικανότητα θερµικής κατεργασίας. Το υλικό κατασκευής τους είναι ο χάλυβας µε αντοχή 50 Kp/mm ή 60 Kp/mm Σε ειδικές κατασκευές µεγάλων απαιτήσεων είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν χάλυβες καλύτερης ποιότητας. Αυτοί είναι κράµατα χαλύβων µε κραµατικά στοιχεία Cr (Χρώµιο), Ni (Νικέλιο), Mg (Μαγνήσιο), Mo (Μολυβδαίνιο), W (Βολφράµιο), V (Βανάδιο), Ti (Τιτάνιο), Co (Κοβάλτιο).
γ Οι παράγοντες που ηρεάζουν το ποσό της ενέργειας που καταναλώνεται κατά την περιστροφή των εδράνων είναι : η κατακόρυφη δύναµη, η ποιότητα των συνεργαζόµενων ιφανειών (τραχύτητα ιφανειών) και η λίπανση. Τα έδρανα κύλισης (ρουλµάν) έχουν καλύτερο (υψηλότερο) συντελεστή απόδοσης ( µικρότερη απώλεια ενέργεια) από τα έδρανα ολίσθησης. Τα έδρανα κύλισης βέβαια είναι πιο ακριβά και δεν µπορούν να τοποθετηθούν παντού ( για παράδειγµα στους στροφείς του στροφαλοφόρου άξονα πρέπει να τοποθετηθούν έδρανα ολίσθησης και µάλιστα διαχωριζόµενα ). δ. εδοµένα Ζητούµενα d=70mm=7cm P=; F=600kp m=; P =00kp/cm σ =000kp/cm Z=0 h=6mm Έχουµε σύνθετη καταπόνηση (θλίψη-στρέψη) Από τη σχέση F 0,6. d. σ υπολογίζουµε τη διάµετρο του πυρήνα d = = 0,6.. σ F d F 600kp 600 d = 6 6 6 0,6. σ = d cm d 0,6.000 kp / cm = 600 / cm = = cm d = cm Βρίσκουµε την ιφανειακή πίεση Ρ από τη σχέση: F Ρ= Ρ π 600kp Ρ= 00 kp / cm 0,785 7 6.0 ( d d ). Z ( cm cm ) 600kp 600kp Ρ= 00 kp / cm Ρ= 00 kp / cm 0,785 9 6.0 0,785. cm.0 ( cm cm ) 600kp Ρ= 00 kp / cm Ρ=,66 kp / cm 0,05cm Η ιφανειακή πίεση p είναι µεγαλύτερη από την ιτρόµενη ιφανειακή πίεση Ρ άρα η κατασκευή δεν είναι κατάλληλη p=,66kp/cm P =00kp/cm Μήκος περικοχλίου m=h.z=6mm.0=60mm m=60mm
ΘΕΜΑ Ο α Οι λυόµενοι σύνδεσµοι ή συµπλέκτες χρησιµοποιούνται σε περιπτώσεις που υπάρχει ανάγκη διακοπής και στη συνέχεια ανασύνδεσης της ροπής που µεταφέρουν οι συνδεόµενοι άτρακτοι, χωρίς το σταµάτηµα της περιστροφής της κινητήριας ατράκτου. Οι συνήθως χρησιµοποιούµενοι συµπλέκτες λειτουργούν λόγω της ανάπτυξης τριβής ολισθήσεως µεταξύ δυο ή περισσοτέρων ιφανειών. Υπάρχουν όµως και οι υδραυλικοί συµπλέκτες στους οποίους η λειτουργία είναι περισσότερο πολύπλοκη.η λειτουργία των λυόµενων συνδέσµων τριβής είναι οµαλή ως τη στιγµή που οι τριβόµενες ιφάνειες δεν ολισθαίνουν µεταξύ τους ή η σχετική τους ολίσθηση είναι µικρή και µεταβιβάζεται πρακτικά όλη η ισχύς της κινητήριας ατράκτου στην κινούµενη. Όταν όµως η σχετική ολίσθηση των ιφανειών τριβής είναι σηµαντική χάνεται πολύ µεγάλο τµήµα της µεταφεροµένης ισχύος στον συµπλέκτη και λεµε τότε ότι αυτός «ολισθαίνει» και κατά συνέπεια απαιτείται αντικατάσταση των ιφανειών τριβής. Η κατασκευή των λυόµενων συνδέσµων τριβής γίνεται µε τέτοιο τρόπο, ώστε ο δίσκος η οι δίσκοι τριβής (για πολύδισκο συµπλέκτη) να µπορούν εύκολα να αντικατασταθούν. β Στους ελικοειδής οδοντωτούς τροχούς διακρίνουµε δυο βήµατα:το µετωπικό (t s ) που µετριέται σε ίπεδο κάθετο στον αξονα του τροχου και το κάθετο (t n ), που µετριέται σε ίπεδο κάθετο στο ίχνος του δοντιού. γ Αν πρόκειται για γρανάζια κοµµένα σε εργαλειοµηχανές προτιµάµε σχέσεις της µορφής ½, /, ¼, γιατί, αφού i=z /z ο z είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του z και έτσι κατά τη λειτουργία έχουµε συνεργασία των δοντιών του µεγάλου τροχού πάντα µε τα ίδια δόντια του µικρού.έτσι µε το καιρό τα δόντια ταιριάζουν και η εµπλοκή γίνεται ευκολότερα. Αν όµως πρόκειται για γρανάζια κακής ποιότητας κατασκευής π.χ. χυτά και µε ακατέργαστα δόντια, προτιµάµε σχέσεις της µορφής //, /5, /5 κ.λ.π., ώστε να έχουµε εναλλαγή στη συνεργασία και τυχόν φθορές να κατανέµονται σε πολλά δόντια. δ. εδοµένα Ζητούµενα Ρ=00HP Μ t =; n=000rpm d =; τ =500dαN/cm Από τη σχέση M t = 760. P n (dαν.cm) βρίσκουµε τη µεταφερόµενη ροπή στρέψεως Ρ 00HP Μ t = 760. = 760. n 000RPM Mt Από τη σχέση d = ( 0,. τ ) Βρίσκουµε τη διάµετρο d της ατράκτου = 760.0,0 = 87dαΝ.cm
d = 87 dα N. cm ( 0,.500 dαν / cm ) 87. cm d = d (,87 ) = cm d =,87cm d =,88cm 00/ cm ΘΕΜΑ Ο α. εδοµένα Ζητούµενα d = 000mm V=; n = 600RPM F=; P = 50Ps M =; M =; i = Από τη σχέση F.V=75.P έχουµε: π. dn.,.000 mm.600rpm V = = =,.0 mm.6 RPM =, m/ s 60000 60000 6 F= 75. P 75.50 Ps 750 Ps = = = 9,dαΝ V, m/ s, m/ s d m M =F. = 9, dαν. = 59,7 dαν. m M M 59,7 dαν. m i = M = = = 79, dανm. M i β. Οι ελικοειδείς τροχοί έχουν ένα σηµαντικό µειονέκτηµα : Λόγω της µορφής τους, η περιφερειακή δύναµη που ασκεί το κάθε δόντι στο αντίστοιχο του δεν είναι ( ασύµβατα ) κάθετη στον άξονα του τροχού αλλά πλάγια, µε αποτέλεσµα να υπάρχουν κατά την µετάδοση αξονικές δυνάµεις, που, αν έχουν σηµαντικές τιµές, απαιτούν για τη παραλαβή τους αντίστοιχα έδρανα Το µειονέκτηµα αυτό εξαλείφεται µε τη χρήση γωνιωδών δοντιών, που κατασκευάζονται µεν δυσκολότερα, αλλά οι αξονικές δυνάµεις αλληλοεξουδετερώνονται. γ. Ο αριθµός δοντιών του µικρού αλυσοτροχού δεν πρέπει να είναι πολύ µικρός, ιδίως όταν αυξάνεται η περιφερειακή ταχύτητα, για λόγους ασφάλειας και οµαλής λειτουργίας χωρίς κραδασµούς. Από την εµπειρία προκύπτουν οι παρακάτω κατάλληλες ελάχιστες τιµές, σε συνάρτηση µε την περιφερειακή ταχύτητα : 5
Για περιφερειακές ταχύτητες m/s Ελάχιστος αριθµός δοντιών Χαµηλή (µέχρι m/s ) Μέτρια (µέχρι 6 m/s ) 5 7 Μέση (µέχρι 0m/s ) 9 Μέση (µέχρι 5 m/s ) 5 Πάνω από 0 m/s και µε απαιτήσεις 0 0 ακριβούς µετάδοσης και οµαλής λειτουργίας. δ Τους µηχανισµούς εµβόλου διωστήρα στροφάλου, µπορούµε να τους κατατάξουµε σε αρκετές κατηγόριες ανάλογα µε : Τη δυνατότητα παραγωγής έργου, «κυβισµός», «ιπποδύναµη». Τη διάταξη των κυλίνδρων (για πολυκύλινδρους). Το καύσιµο που χρησιµοποιούν κατά την λειτουργία τους.( π.χ. πετρελαιοκινητήρας, βενζινοκινητήρας). Τον αριθµό των «χρονών» που εκτελούν, για να ολοκληρώσουν ένα πλήρη θερµοδυναµικό κύκλο (π.χ. δίχρονος, τετράχρονος ). ε. εδοµένα Ζητούµενα α = 0mm i = ; Z = 0 η = ; V =,768 m/s η =; b = 8,6 mm M = ; y = M = ; P = 0Ps d 0 = ; η = 0,90 d κ = ; Από τη σχέση b=y.t βρίσκουµε το βήµα της οδόντωσης b 8,6mm b=y.t t = = = 9,mm y Από τη σχέση m= t π βρίσκουµε το modul t 9,mm m= = = mm π, m=mm Βρίσκουµε την αρχική διάµετρο d 0 του κινητήριου γραναζιού d 0 =m.z = mm.0 = 0mm d0 + d0 Από τη σχέση α =. α = d0 + d0 d 0 =.α-d 0 =.0mm 0mm d 0 = 80mm-0mm=60mm d Άρα i = 0 d 0 0mm = = 60mm 6
Από τη σχέση της περιφερειακής ταχύτητας V βρίσκουµε το n σε RPM V =π.d 0. n (m/s) n = V,768 m/ s = = 0RPs,.0,m 0,768m Άρα n = 0RPs για να κάνουµε τις στροφές σε R.P.M. έχουµε ; n = 0RPs X 60=600RPs οπότε n =600RPM Από τη σχέση µετάδοσης i έχουµε n i = n i. n 600RPM 00RPM n = = = n =00RPM P 0Ps M =76,. = 76,. = 76,.0,066 n 600RPM M = 7,7 dαν.m Από το βαθµό απόδοσης η έχουµε: P η= P P. n 0 Ps.0,90 6P P = = = s Άρα Ρ = 6Ps P 6Ps M =76,. = 76,. = 76,.0,8=8,9dαΝ.m n 00 RPM Για το κινητήριο γρανάζι έχουµε d κ =m(z +)=mm (0+)=mm.=6 mm h κ = m =mm hf =,7.m=,7.mm=,5mm h =,7.m=,7.mm=6,5mm df = dκ -h=6mm-.6,5mm=6mm-,0mm=,98mm 7