subota, 2. veljače 2008.

ELEMENTI ZA KRUŽNO KRETANJE

ELEMENTI ZA KRUŽNO KRETANJE


Rukavci

Rukavci su mjesta na osovinama i vratilima kojima se oni oslanjaju u ležištima.

Prema obliku mogu biti:
– cilindrični,
– konični,
– loptasti.

Prema pravcu djelovanja sile na rukavac:
– radijalni (sila djeluje normalno na osu rukavca)
– aksijalni (sila djeluje u pravcu ose rukavca)
– radijalno – aksijalni.

Prema položaju na vratilu rukavci mogu biti:
– spolajšnji i
– unutrašnji.

Osovine

Osovine su mašinski elementi najčešće kružnog poprečnog presjeka, a služe za nošenje tereta.
Zavisno od kretanja mogu biti: pokretne i nepokretne.
S obzirom na konstruktivnu izvedbu mogu biti istog prečnika po čitavoj dužini ili stepenaste, a po izgledu pune i šuplje.
Pri nošenju tereta osovine su izložene savijanju.

Vratila

Vratila su mašinski elementi koji prenose obrtne momente, odnosno snagu.

Prema konstrukciji, vratila mogu biti čvrsta i savitljiva. Čvrsta vratila mogu biti prava i koljenasta.

Ako ose vratila ne leže na istom pravcu pri prenosu snage, onda se primjenjuju zglavkasta vratila. Tako je npr. kardansko vratilo na vozilima.
Za prenos malih snaga kod raznih instrumenata, alata i mašina koriste se gipka vratila.
Pored navedenih podjela čvrsta vratila se mogu podjeliti na lahka i teška.
Kod lahkih vratila mogu se zanemariti težine elemenata koje vratilo nosi, a kod teških ne mogu.

Ležaji (ležišta)

Ležišta su mašinski elementi koji vrše funkciju oslonaca osovina i vratila.
Glavna podjela ležišta prema konstrukciji je na:
– ležišta sa klizanjem (klizna ležišta)
– ležišta sa kotrljanjem (kotrljajna ležišta)

Osnovni dijelovi kotrljajnog ležišta

Prema pravcu djelovanja sile ležišta mogu biti:
– radijalna,
– aksijalna i
– kombinovana (radijalno-aksijalna).

Spojnice

Spojnice su mašinski elementi koji služe za spajanje krajeva vratila, od kojih je jedno predajno, a drugo prijemno.
Podjelu spojnica uglavnom možemo izvršiti na slijedeći način:
– krutespojnice,
– pokretljive spojnice,
– isključne spojnice i
– specijalne spojnice.

* Krute spojnice

Vratila spojena krutom spojnicom čine statičku cjelinu i svi udari i neravnomjernosti obrtnog momenta prenose se bez promjene sa jednog vratila na drugo.
Prema obliku i konstrukciji mogu biti:
– spojnice sa naglavcima,
– oklopne spojnice i
– kolutne spojnice.

Spojnica sa naglavkom sastoji se od naglavka od livenog gvožđa, koji se navuče na krajeve vratila i učvrsti klinovima. Izgled spojnice sa krajevima vratila prikazan je u uzdužnom presjeku na slici.
Oklopna spojnica sastoji se od dvodjelnog oklopa od livenig gvožđa čije se polovice vežu po dužini vratila vijcima. Izgled spojnice prikazan je na slici.
Kolutne spojnice koriste se za prenos velikih obrtnih momenata, naročito ako je smjer obrtanja vratila promjenljiv.

* Pokretljive spojnice

U slučaju kada je vratilu potrebno omogućiti aksijalno, radijalno ili ugaono pomjeranje, koriste se pokretljive spojnice. Ove spojnice dijele se na:
– aksijalno – pomične,
– zglavkaste i
– elastične spojnice.

* Aksijalno – pomične spojnice

Primjenjuju se pri spajanju vratila kod kojih mora postojati mogućnost pomjeranja u aksijalnom pravcu, npr. pri izduženju vratila usljed porasta temperature. U ovu grupu spojnica spada kandžasta spojnica.
Koluti sa kandžama se navlače na krajeve vratila u zagrijanom stanju ili pod pritiskom u hladnom stanju i osiguravaju klinovima bez nagiba. Između obje polovine spojnice mora postojati zazor koji treba da omogući aksijalno pomjeranje.

* Zgalavkaste spojnice

Ove spojnice služe za spajanje vrati8la čije se ose sijeku pod nekim većim uglom ili čije se ose ne poklapaju. Imaju veliku primjenu na motornim vozilima.

* Elastične spojnice

Elastične spojnice omogućavaju određenu prostornu pokretljivost konstrukcije i time omogućavaju aksijalno, radijalno i ugaono pomjeranje.
Elastični posrednici u prenosu obrtanja su izrađeni od kože, gume u obliku prstenova, valjaka, lamela, remenova i slično.

* Isključne spojnice

Ako je potrebno pogonsko vratilo u toku rada po potrebi isključiti, postavljaju se isključne spojnice. Ove spojnice mogu se podjeliti u dvije grupe:
– kandžaste spojnice i
– frikcione spojnice - spojnice sa trenjem.

ELEMENTI VEZE

ELEMENTI VEZE

Povezivanje dijelova konstrukcije u zajedničku cjelinu vrši se elementima za spajanje.
Ovim elementima izvode se nerazdvojive, razdvojive, pokretne i elastične veze.

Nerazdvojive veze ne mogu se rastaviti, a da se pri tome ne ne ošteti ili elemenat veze ili spojeni dijelovi. Nerazdvojive veze vrše se zakovicama, zavarivanjem, lemljenjem, lijepljenjem i steznim obručima.

Razdvojivim vezama nazivano one veze koje se mogu razdvojiti, a da se pri tome ništa ne ošteti, niti elementi veze niti spojeni dijelovi. Ovakve veze ostvaruju se vijcima, klinovima i čivijama.

Zakovice

Prema veličini prečnika stabla zakovice se dijele na:
– sitne zakovice (prečnik stabla do 10 mm)
– krupne zakovice (prečnik stabla većiod 10 mm)

Pema obliku glave zakovice mogu biti sa: poluokruglom, sočivastom, pljosnatom, upuštenom i trapeznom glavom.

Zakovice sa šupljim stablom služe za spajanje slabo opterećenih dijelova.
Na mjestima gdje je veza pristupačna samo sa jedne strane koriste se tzv. ekplozivne zakovice.
Zakovice se najčešće izrađuju od materijala istog ili sličnog sastava kao i dijelovi koji se njima spajaju.

Zakovani spojevi mogu se podjeliti na više načina i to:

Prema pložaju limova
- sa preklopom i
- sa podmetačem.
Prema broju i rasporedu redova zakovica
- jednoredni,
- dvoredni, troredni i višeredni sastavci.

Preklopni zakovani spojevi: a) jednoredni, b) dvoredni, c) troredni.
prema broju ravni smicanja
- jednosječni,
- dvosječni i
- višesječni sasatavci.

Spojevi sa podmetačem: a) jednoredni jednosječni, b) jednoredni dvosječni, c) dvoredni dvosječni cik-cak.

Prema namjeni
- čvrsti,
- nepropustljivi i
- čvrsti i nepropustljivi.

Zavareni spojevi

Zavareni spojevi spadaju u čvrste nerazdvojive spojeve.
Prednosti zavarenih spojeva u odnosu na zakovane su: jednostavniji su, imaju manju težinu, jeftinija i brža izrada.
Nedostaci zavarenih spojeva u odnosu na zakovane spojeve su: javljaju se zaostali naponi i deformacije, zbog visokih temperatura dolazi do slabljenja mehaničkih osobina materijala na spojenom mjestu.

Oblici zavarenih spojeva kao i načini pripreme ivica za zavarivanje prikazani su na sljedećim slikama.
Zavareni spojevi na crtežima mogu se predstavljati potpuno i uprošćeno.

Lemljeni spojevi

Spajanje metala lemljenjem vrši se posredovanjem toplotne nergije koja zagrijava materijal koji se lemi i topi materijal za spjanje – lem.

Lemljenje može biti: tvrdo i meko.
Meki lemovi su legure kalaja i olova (temperatura topljenja do 370 °C), a tvrdi legure bakra sa cinkom ili srebrom (temperatura topljenja iznad 530 °C).
Uslov za dobar spoj je da površine koje se leme budu dobro čiste.
Oblici lemljenih spojeva pri spajanuju limova: a) čeoni ravni spoj, b) čeoni kosi spoj, c) preklopni spoj, d) pregibni spoj, e) spoj sa vezicom, f) pertlovani spoj.
Oblici lemljenih spojeva pri spajanju cijevi: a) čeoni ravni spoj, b) čeoni kosi spoj, c) spoj sa prstenom, d) pregibni spoj.

Lijepljeni spojevi

Lijepljenjem se spajaju tanki limovi, termički osjetljivi materijali, te raznovrsni materijali kao npr. čelik aluminijum, keramika i sl.

Klinovi

Klinovi su mašinski elementi kojima se ostvaruje čvrsta razdvojiva veza.
Prema položaju u vezi i načinu djelovanja sile na klin, dijele se na uzdužne i poprečne.

Uzdužni klinovi postavljaju se uzduž ose vratila ili osovine i za njih vezuju glavčine zupčanika, kaišnika, spojnica i slično.
Uzdužni klinovi mogu biti sa nagibom i bez nagiba.
Uzdužni klinovi sa nagibom mogu biti:
– normalni,
Normalnim klinom mogu se prenijeti veliki obrtni momenti ali se njihovom primjenom oštećuje vratilo zbog izrade žljeba za klin. Zbog toga potrebno je pri proračunu prečnik vratila povećeti za oko 10 %.
– tetivni klin
Pri upotrebi tetivnog klina ne izrađuje se žljeb za klin na vratilu, već se ono samo poravna po tetivi na mjestu nalijeganja klina.
Ovim klinom mogu se prenijeti manji obrtni momenti tj. Snaga.
– izdubljeni klin
Izdubljenim klinom mogu se prenijeti znatno manji obrtni momenti, ali se pri ostvarivanju veze vratilo uopće ne oštećuje.
Prenos obrtnog momenta tj. snage vrši se zahvaljujući sili trenja koja se javlja na dodirnim površinama klina i vratila.
– tangentni klin
Tangentni klinovi koriste se uvijek u paru po dva i pogodni su za veze sa promjenljivim smjerom obrtanja vratila

Uzdužni klinovi bez nagiba služe za ostvarivanje čvrstih i pomičnih spojeva.
Zupčanik uzdužno pomjerljiv po vratilu.

Poprečni klinovi ostvaruju naponsku vezu dijelova koje spajaju. Mogu biti klinovi za vezivanje ili klinovi za podešavanje.
Na slici je prikazan izgled jednog poprečnog klina u tri ortogonalne projekcije.


Čivije

Čivije su mašinski elementi koji spajaju manje napregnute dijelove, a mogu se koristiti umjesto uzdužnih i poprečnih klinova.
Najčešće vezuju razne vrste točkova, poluga itd. za vratila.
Čivije mogu biti krute i elastične i cilindrične i konične.
Na slici su prikazani neki od oblika čivija.

Vijci (zavrtnji)

Vijci su elementi koji vezuju mašinske dijelove koji se prema potrebi mogu razdvojiti bez oštećenja mašinskog dijela ili vijka.

Vrste navoja

Navoji služe za spajanje i pretvaranje kretanja.
Navoj može biti unutrašnji i spoljašnji, a prema smjeru zavojnice desni i lijevi.
Spoljašnji navoj – navoj narezan na spoljašnjoj strani valjka
Unutrašnji navoj – navoj urezan u rupi.
Za spajanje se, uglavnom, koriste metrički i Vitvortov navoj.
Metrički navoj može biti normalni i fini. Ugao profila mu je 60°.
Sve mjere kod metričkog navoja izražavaju se u milimetrima.
Metrički navoj označava se slovom M i nazivnim prečnikom u milimetrima (npr. M20)
Metrički fini navoj označava se slovom M, nazivnim prečnikom u milimetrima i korakom u milimetrima (npr. M16 x 1)
Vitvortov navoj može biti: normalni, fini i cijevni. Ugao profila ovog navoja je 55°.
Vitvortov normalni navoj označava se nazivnim prečnikom u colovima ( 1˝ = 25,4 mm ).
Vitvortov fini navoj označava se nazivnim prečnikom u colovima i korakom u colovima.
Vitvortov cijevni navoj karakteriše se malom dubinom i korakom pa je pogodan za narezivanje na cijevima.

Osim ovih vrsta navoja postoje i: kosi , obli, trapezni i kvadratni navoji.

Vrste vijaka

Prema namjeni razlikujemo:

– vijke za spajanje i
– specijalne vijke.

Osnovni oblici vijaka za spajanje u mašinskim konstrukcijama su: normalni vijak, vija bez navrtke i vijak bez glave.
U grupu vijaka za specijalne svrhe spadaju: uvrtni vijci, vijci za temelje, sprežnjaci i zatege.

Navrtke

Navrtke su mašinski elementi koji redovno dolaze u sklopu sa vijkom. U praksi se najviše upotrebljava normalna šestostrana navrtka. Osim normalne šestostrane navrtke susreću se i: kvadratna navrtka, cilindrična navrtka, krunasta navrtka, slijepa navrtka, navrtka sa uškama.


Podložne pločice

Podložne pločice se postavljaju između navrtke i podloge i imaju zadatak:
– da se poveća dodirna površina između navrtke i podloge , odnosno da se smanji površinski pritisak,
– da zaštite dodirne površine od habanja,
– da izravnaju dodirne površine.

Osigurači

Kada su vijci izloženi promjenljivim opterećenjima, vibracijama ili udarima može doći do pojave samoodvrtanja navrtke. Da bi se to spriječilo koriste se različiti načini osiguravanja kao što su:
– osiguravanje sa dvije navrtke
– osiguravanje pomoću elastičnog podmetača
– osiguravanje pomoću rascjepke
– osiguravanje pomoću različitih limenih podloški.

ELEMENTI ELASTIČNE VEZE

Opruge

Opruge su elementi za elastično vezivanje mašinskih dijelova.
Opruge imaju slijedeće funkcije:
– da amortizuju udare,
– da akumuliraju energiju,
– da mjere silu,
– da vrše prinudno kretanjedijelova,
– da ograničavaju silu,
– da vrše međusobno elastično pritiskivanje dijelova.

Prema vrsti naprezanja kome su izložene u toku rada opruge mogu biti:
– fleksione i
– torzione.

Fleksione opruge izložene su naprezanjuna savijanje, a torzione na uvijanje.
U fleksione opruge spadaju npr. Prosta lisnata opruga, složena lisnata opruga ili gibanj, spiralna opruga, tanjiraste opruge. Na slici je prikazan nastanak složene lisnate opruge - gibnja.


Izgled tanjiraste opruge i šema opterećenja dati su na sljedećoj slici.





Torzione opruge izložene su naprezanju na uvijanje, a tipičan predstavnik ovih opruga je zavojna torziona opruga.


Opruge se izrađuju od materijala koji je sposoban da izdrži jake elastične deformacije. Opruge se prave uglavnom od čelika. Za sporedne svrhe od ugljeničnog, a u svim ostalim slučajevima od legiranog čelika koji sadrže silicijuma, kroma, mangana i vanadijuma.

Napomena: za vršenje proračuna mašinskih elemenata koristiti udžbenik MAŠINSKI ELEMENTI za prvi razred mašinske struke, autor Sead Sakić.

ZADATAK I PODJELA MAŠINSKIH ELEMENATA

Definicija i podjela mašinskih elemenata

Svaka mašina ili mašinski uređaj sastavljeni su od velikog broja sastavnih dijelova. Svaki od tih dijelova, u sklopu mašine, vrši tačno određenu ulogu i predstavlja mašinski elemenat.
Ima mašinskih elemenata koji se susreću skoro na svim mašinama (zavrtnji, opruge, vratila, ležišta, klinovi i dr.) i predstavljaju opštu grupu mašinskih elemenata.
Elementi kao što su klipovi, cilindri idr. susreću se samo na nekim mašinama i predstavljaju posebnu grupu mašinskih elemenata.

STANDARDIIZACIJA I TIPIZACIJA

Pojam cilj i uloga standardizacije i tipizacije


Standardi su propisi u pogledu materijala, oblika i veličine industrijskih proizvoda, kao i u pogledu tačnosti izrade, koja bi u slučaju potrebe dopuštala brzu zamjenu dijelova rezervnim dijelovima iz skladišta.

Uvođenje standarda ima mnoge i veoma važne prednosti:
– omogućuje uvođenje masovne proizvodnje i mehanizaciju odnosno automatizaciju,
– ubrzava i usavršava konstrukcije i proizvodnju, povezuje kvalitet proizvoda, poboljšava uslove i sigurnost rada upotrebom standardiziranih proizvoda,
– smanjuje utrošak ljudskog rada,
– čini proizvodnju ekonomičnijom,
– omogućava laganu zamjenu oštećenih i istrošenih dijelova,
– omogućava korištenje najnovijih naučnih dostignuća.

Vrste standarda

Satndardi mogu biti:

– međunarodni – internacionalni,
– nacionalni i
– interni – fabrički.

OSNOVE PRORAČUNA MAŠINSKIH ELEMENATA

Vrste opterećenja

Opterećenje predstavlja djelovanje okoline na mašinski elemenat.
U zavisnosti od načina promjene opterećenja u toku vremena opterećenja mašinskihe elemenata svrstavamo u:
– statičko (mirno) opterećenje i
– dinamičko (promjenljivo) opterećenje.

Statičko opterećenje ima stalan intenzitet, pravac i smjer. Intenzitet statičkog oprterećenja raste od nule do konačne vrijednosti postepeno i zatim ostaje konstantan.

Dinamičko opterećenje se u toku vremena mjenja po intenzitetu, pravcu i smjeru.
Dinamičko opterećenje može biti:
– jednosmjerno – promjenljivo
– naizmjenično – promjenljivo
– udarno.

Kod jednosmjerno – promjenljivog opterećenja intenzitet sile se mjenja ali ona stalno ima isti smjer.

Kod naizmjenično - promjenljivog opterećenja mjenja se intanzitet i smjer sile.

F (N) – opterećenje u njutnima
t (s) – vrijeme u sekundama
Fd – donje (minimalno) opterećenje
Fg–gornje (maksimalno) opterećenje
Fa – amplitudno opterećenje
Fsr – srednje i opterećenje
Koncentracija napona i zamor materijala

Koncentracija napona je pojava lokalnog povećanja napona na mjestima promjene presjeka mašinskog elementa. Što je promjena presjeka izraženija to je razlika između stvarnog i nominalnog napona veća.
Mjesta gdje postoji koncentracija napona su kritična mjesta na mašinskim elementima gdje može doći do pojave njegovog loma.
Da bi se smanjila pojava koncentracije napona promjene presjeka izvode se sa prelaznim radijusima (zaobljenjima).

Pojava koncentracije napona izraženija je na mjestu gdje je promjena presjeka oštrija (mjesto III na slici).

Stepen sigurnosti

Broj koji pokazuje koliko je dozvoljeni napon puta manji od jačine materijala zove se stepen sigurnosti.