29 (zavrtanjske veze krutih spojnica)

Zavrtanjske veze krutih spojnica _________________________________________________________________________________________________________

1-29Poglavlje 29

P oglavlj e 2 92 9

Z A V RTA NJS K E V E Z EK RUTIH S P O JNICA

Kompjutersko crtanje i konstruisanje __________________________________________________________________________________________________________

2-29

u Pritezanje zavrtanjskih veza

avrtanjsku vezu ~ine zavrtanj, navrtka i delovi koji se spajaju. Pri ugradnji, zavrtanj se po pravilu priteè, sem u izuzetnim slu~ajevima. Radno optere}enje moè delovati u pravcu ose zavrtnja (uzdu`no optere}enje zavrtanjske veze) i

upravno na osu zavrtnja (popre~no optere}ene zavrtanjske veze). Kod krutih spojnica, ova veza je popre~no optere}ena. Zavrtnji se priteù radi ostvarivanja dovoljno velike sile trenja na dodiru prirubnica. Usled pritezanja, zavrtanj je izloèn zatezanju i uvijanju. Prirubnice su izloène pritisku (sabijanju). Nosivost ovakve veze odre|uje se na osnovu sile trenja na dodiru prirubnica koja spre~ava njihovo proklizavanje. Sila trenja zavisi od sile pritezanja zavrtnja. Veli~ina sile pritezanja, koja se moè ostvariti, zavisi od dimenzije zavrtnja. Iz ovog uslova, na osnovu optere}enja koje treba spojnica da prenese, odre|uju se dimenzije i broj zavrtnjeva.

u Spojnice – funkcija i podela Spojnice su ma{inski sklopovi koji obezbe|uje spajanje i preno{enje obrtnog momenta. Dele se na razdvojive i nerazdvojive. Razdvojive spojnice omogu}uju povremeno spajanje i preno{enje obrtnog momenta. Nerazdvojive spojnice obezbe|uju stalan prenos i trajnu vezu spojenih vratila. Krute spojnice spadaju u grupu nerazdvojivih spojnica. Odlikuju se malim dimenzijama i visokom nosivo{}u u pore|enju sa drugim spojnicama. Ne dopu{taju odstupanje poloàja osa vratila i ne prigu{uju vibracije i udare.

& Referentni pojmovnik: zavrtanjske veze Screw calculation – Prora~un zavrtnja. Safeties of screw – Sigurnost zavrtnja. Tensile & shear – Zatezanje i smicanje. Safeties of plates – Sigurnosna podlo{ka. Seal – Zaptivka (zaptivanje). Metalluk – Metalak spojnica. Pressure – Pritisak. Nominal diameter (NND) – Nominalni pre~nik. Nominal lenght (NLG) – Nominalna duìna. Thread lenght (GEL) – Duìna navoja. Across flats (SW) – Unakrsne povr{ine. Material of thread – Materijal zavrtnja. Shank – Krak (sile). Hex nuts – [estostrana navrtka. Slotled hex nuts – [estostrana navrtka sa otvorom (prorezom). Cap nuts – Navrtka za zatvorenom glavom. Eyenuts – Okasta navrtka. Washer – Podmeta~.

Z


3-29Poglavlje 29

Table of washers – Tabela podmeta~a. E modul – Modul elasti~nosti. Table of materials – Tabela materijala. Plate – Podlo{ka. Gaps and shamfers – Otvori, pukotine ili udubljenja. Contact area – Kontaktna povr{ina. Number of plates – Broj podlo{ki. Shear loads – Optere}enje na smicanje. Other loads – Ostala optere}enja. Axial loads – Aksijalno optere}enje. Permanent additional force – Stalna dodatna sila. Coefficient of friction – Koeficijent trenja. Number of friction areas – Broj frikcionih povr{ina. Surface Inner pressure – Povr{ina unutra{njeg pritiska. Settlement – Re{avanje, ure|ivanje. Calculation from roughness – Prora~un na osnovu neravnina. Calculated settlement – Re{en prora~unom. Tighten – Pritegnut (spoj). Preloud moment – Predmoment pritezanja. Now tighten elastic (plastic) – Elasti~no (plasti~no) pritezanje. Tightening factor – Faktor pritezanja. Dynamic stress – Dinami~ko naprezanje. Sofety sigma – Dozvoljeni (sigma) napon. Equiralent stress – Ekvivalentni napon. Yier stress – Normalni napon. Shear stress – Smi~u}i napon. Axial force – Aksijalna sila. Permanent – Permanentno (neprekidno dejstvo). Shear forse – Smi~u}a sila. Torsion moment – Torzioni moment. Inner pressure – Unutra{nji pritisak. Tensile static – Stati~ko zatezanje. Tensile dynamic – Dinami~ko zatezanje. Shear – Smicanje. Screw connection – Zavrtanjska veza. Nut – Navrtka. Basic diameter of screw – Osnovni pre~nik zavrtnja. Pitch of screw – Korak navoja. Length of screw – Du`ina zavrtnja. Length of thread – Du`ina navoja. Height of head – Visina glave zavrtnja. Size of screw - Wrench – Veli~ina zavrtnja. Inner diameter of face under head – Unutra{nji pre~nik dodirne povr{ine glave. Outer diameter of face under head – Spolja{nji pre~nik dodirne povr{ine glave. Height of press face – Visina iznad pritisne povr{ine. Force that screw carries – Radna sila u zavrtanjskoj vezi.


4-29

Total force in screw – Ukupna sila u zavrtnju. Elactic malleability of screw (Plates) – Elasti~na podlo{ka. Necessary preload – Potrebno prednaprezanje. Surface pressure – Povr{inski pritisak. Residual clamping force – Zaostala sila u spoju. Ortlinghaus – Orlinhausova spojnica. Malmedie-bibby – Malmedija-Bibi spojnica. Select a row – Izbor reda. Voth-sinclair – Vat-Sinklerova spojnica. Radius – Polupre~nik. Head height – Visina glave. Shoulder diameter – Pre~nik naslanjanja. Disc clutch – Disk spojnica. Brake drum – Dobo{ ko~nice. Band coupling – Spojnica sa remenom ili trakom. Coupling flange – Spojni~ki obod. Bold coupling with flexible rings – Spojnica sa svornjacima i elasti~nim prstenima. Clutch thrust spring – Opruga potisnih diskova spojnice. Clutch cone – Spojni~ka kupa. Clutch pressure – Spojni~ki pritisak. Coupling sleeve – Spojni~ki rukavac. u Komande za prora~un zavrtanjskih veza

p Meni: Content m Calculations m Screw Calculation... p Paleta alata: AM:Content m Calculation m Screw calculation p Komandna linija: amscrewcalc.

E Algoritam: prora~un zavrtanjskih veza na spojnici ª Primer: Za Spojnicu, prema sl. 29.1, izabrati dimenzije {est zavrtnjeva sa navrtkama, ravnomerno raspore|enih po obodu spojnice. Potrebni moment pritezanja iznosi najmanje 1260 Nm. 1 . Priprema crte`a za primenu postupaka prora~unavanja.

p Otvoriti prototip fajl VEZA_ZN.dwg (sl. 29.1). p Na statusnoj liniji uspostaviti re`im OSNAP sa ni{anima tipa: Endpoint, Intersection

i Midpoint. p Podesiti crnu boju radne povr{ine, postupcima iz menija: Assist m Options... m

kartica Display m Colors... m lista Colors: m Black m Apply & Close m OK.


5-29Poglavlje 29

*

Sl. 29.1 Crte` sklopa Spojnice (VEZA_ZN.dwg) 2. Priprema za prora~un zavrtanjske veze.

p Aktivirati komandu za prora~unavanje, postupcima iz menija: Content m Calculations m Screw Calculation...

p Potvrditi odziv u komandnoj liniji: Command: amscrewcalc Select screw connection <Stand alone calculation>: (↵)

p Nakon pojave dijaloga Screw Calculation [mm] kliknuti na el. taster Table of Screws... (sl. 29.2).

Sl. 29.2 Dijalog Screw Calculation [mm] sa karticama za definiciju parametara zavrtnja


6-29

p U dijalogu Select a Screw i u polju Buttons, izabrati tip zavrtnja Hex Head Types (sl. 29.3).

Sl. 29.3 Dijalog Select a Screw za izbor standardnog zavrtnja

p U istoimenom dijalogu izabrati zavrtanj sa navojem krupnog koraka iz grupe ISO

4014 (Regular Thread) (sl. 29.4). p U dijalogu Select a Row, izabrati zavrtanj sa metri~kim navojem du`ine 70 mm

(M14 x 70) i kliknuti na el. taster OK (sl. 29.5).

Sl. 29.4 Browser i polje Buttons dijaloga Select a Screw za odabir standardnog zavrtnja

a)

b) a)


7-29Poglavlje 29

Sl. 29.5 Dijalog Select a Row za konkretizaciju standardnog zavrtnja p U kartici Screw: Geometry uneti ostale geometrijske parametre (sl. 29.6a). p Izvr{iti pregled sadr`aja kartice Screw: Material sa pode{enim parametrima

(sl. 29.6b).

Sl. 29.6 Popunjene kartice Screw: Geometry i Material dijaloga Screw Calculation [mm] sa definisanim parametrima zavrtnja M14 x 70

p Izvr{iti pregled kartice Screw: Shank bez posebnih pode{avanja parametara (sl. 29.7).

a) b)


8-29

Sl. 29.7 Kartica Screw: Shank dijaloga Screw Calculation [mm] sa definisanim parametrima zavrtnja

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati opciju (ikonicu) Definition of NUT za definisanje parametara navrtke, a zatim kliknuti na el. taster Table of Nuts... (sl. 29.8).

Sl. 29.8 Teku}i dijalog sa karticom Nut za izbor navrtke

p U dijalogu Select a Nut i u polju kartice Buttons, izabrati tip zavrtnja Hex Nuts

(sl. 29.9).

*


9-29Poglavlje 29

Sl. 29.9 Dijalog Select a Nut za izbor standardne {estostrane navrtke

Sl. 29.10 Browser i polje Buttons dijalog Select a Screw za odabir standardne navrtke p U dijalogu Select a Nut izabrati navrtku sa metri~kim navojem krupnog koraka ISO

4032 (Regular Thread) (sl. 29.10b) i kliknuti na el. taster OK. p Mogu}e varijante ove navrtke prikazane su u teku}em dijalogu (sl. 29.11).

a) b)


10-29

Sl. 29.11 Teku}i dijalog za izbor navrtke M14 u kartici Nut

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati ikonicu Definition of WASHERS za izbor podlo{ke, a zatim deselektovati opciju Washer kartice Washer under: Head 1 (sl. 29.12).

Sl. 29.12 Teku}i dijalog sa karticom Washer: Head 1 za izbor podlo{ke p U teku}em dijalogu otvoriti karticu Nut 1 (sl. 29.13), ~ime se mo`e izabrati jedna

podlo{ka koja nale`e uz navrtku. p Popunjavanje parametara podlo{ke izvodi se na osnovu el. tastera Table of

Washers... u dijalogu Select a Washer, korigovanjem nekih od tih parametara.

*


11-29Poglavlje 29

Sl. 29.13 Teku}i dijalog Select a Washer za izbor tipa podlo{ke

p Drugi na~in je: upisom unapred poznatih parametara ili njihovim odre|ivanjem metodom geometrijskog poteza (Drag and Drop).

p Materijal podlo{ke je usvojen S235JR, sa modulom elasti~nosti E=210000 N/mm2. Sl. 29.14 Teku}i dijalog sa karticom Nut 1 za izbor parametara podlo{ke uz navrtku

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati opciju Definition of PLATES (sl. 29.15) za izbor parametara nale`u}ih plo~a (oboda spojnica).

*

a) b)


12-29

Sl. 29.15 Teku}i dijalog sa karticom Plates za izbor parametara naleù}ih plo~a

p U kartici Plates podesiti nove geometrijske parametre (sl. 29.16a) u odnosu na

default, koji su dati na sl. 29.15. p Pre~nik rupe dh= 16 mm, kao i debljine plo~a h1= 21 mm i h2= 26 mm se mogu

direktno upisati u dijalog ili se premeravaju sa crteà posredstvom Osnap-a. p Otvoriti drugu karticu Graps and Chamfers i podesiti, tako|e, èljene parametre kao

na (sl. 29.16b).

Sl. 29.16 Kartice sa parametrima pre~nika rupe –a) i radijalne duìne ({irine dodira) prirubnica spojnice –b)

*

a) b)


13-29Poglavlje 29

p Vrednost gr = 29 mm izra~unati kao 118/2 – 60/2 = 29 mm ili premeriti Snap to Endpoint-om rastojanje od ta~aka 1 do 2 (sl. 29.17).

Sl. 29.17 Utvr|ivanje potrebnih dimenzija za definisanje parametara dodirnih povr{ina

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati opciju Definition of CONTACT AREA za definisanje dimenzija kontaktnih povr{ina oboda (prirubnica) i delova za pritezanje (sl. 29.18).

Sl. 29.18 Teku}i dijalog sa karticom Contact Area za dimenzije dodirnih povr{ina

*


14-29

p U kartici Contact Area podesiti oblik dodirne povr{ine aktiviranjem el. tastera Type: (sl. 29.19a) u odnosu na default koji je dat na prethodnoj slici.

Sl. 29.19 Odre|ivanje oblika dodirne povr{ine

p Svi potrebni pre~nici se mogu direktno upisati u dijalog ili se premeravaju sa crte`a posredstvom, npr. Intersection Osnap-a. (sl. 29.20).

Sl. 29.20 Utvr|ivanje potrebnih dimenzija za definisanje parametara dodirnih povr{ina

p Kao rezultati, dobijaju se vrednosti predstavljene u kartici Contact Area teku}eg dijaloga (sl. 29.21).

*

a) b)


15-29Poglavlje 29

Sl. 29.21 Teku}i dijalog sa karticom Contact Area sa definisanim dimenzijama dodirnih povr{ina

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati opciju Definition of LOADS za definisanje optere}enja zavrtanjske veze (sl. 29.22).

p Definisati geometrijske parametre u kartici Axial Loads.

Sl. 29.22 Teku}i dijalog sa tabom Axial Loads za definisanje napadne ta~ke aksijalnog optere}enja

*


16-29

p U kartici Shear Loads podesiti vrednost obrtnog momenta T= 210 Nm, radijusa kru`nice na kojoj su zavrtnji R= 70 mm i koeficijenta trenja µ= 0,13 (sl. 29.23a). Dejstvo popre~nih sila kod spojnica se zanemaruje, tj. FG= 0 kN.

p Unutra{nji pritisak kod spojnica ne postoji, tj. pi = 0 N/mm2, {to je predstavljeno u poslednjoj kartici Other Loads (sl. 29.23b).

Sl. 29.23 Kartice za uno{enje optere}enja zavrtanjske veze

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [micro m] izabrati opciju Definition of SETTLEMENT za definisanje hrapavosti (sl. 29.24).

p Izabrati vrednost hrapavosti dodirnih povr{ina kao Ra >= 1,6 µm.

Sl. 29.24 Teku}i dijalog sa karticom Settlement za definisanje hrapavosti dodirnih povr{ina

*

a) b)


17-29Poglavlje 29

p U teku}em dijalogu Screw Calculation [mm] izabrati opciju Definition of TIGHTEN za definisanje uslova pritezanja zavrtanjske veze.

p Podesiti vrednosti u teku}oj kartici kao na sl. 29.25.

Sl. 29.25 Teku}i dijalog sa karticom Tighten za izbor parametara pritezanja

p U teku}em dijalogu Screw Calculation izabrati opciju RESULTS u cilju dobijanja rezultata prora~unavanja (sl. 29.26).

p U kartici Results: Screw nalaze se rezultati naponskih karakteristika projektovane zavrtanjske veze u spojnici.

Sl. 29.26 Teku}i dijalog sa karticom Results: Screw sa rezultatima prora~unatih napona

*

*


18-29

p U karticama Platers, Thread i Other saop{tavaju se rezultati prora~una napona, sila, duìnskih vrednosti, momenata inercije i sl. (sl. 29.27).

Sl. 29.27 Kartice sa rezultatima prora~una

p U kartici File mogu se opisati, kra}i ili duì, rezimei o rezultatima prora~unavanja (sl. 29.28).

Sl. 29.28 Kartica za zapis prora~una –a) i poruka o pore|enju vrednosti vezanih za neke karakteristike objekta –b)

p Klikom na el. taster Generate Text File otvara se dijalog File of Results, na osnovu kojeg se moè izvr{iti adresiranje i zapis o svim kvantitativnim pokazateljima prora~una, karakteristi~nim za ovaj sklop.

p Aktiviranjem el. tastera Continue vr{i se zapis takstualnog fajla VEZA_ZN.txt na adresi D:\AM\ZAPISI\VEZA_ZN.txt (sl. 29.29).

a) b)

a) b)


19-29Poglavlje 29

Sl. 29.29 Dijalog File of Results

p Klikom na el. taster Finish otvara se dijalog Messages (sl. 29.28b). Insertovanje tabele sa rezultatima prora~una vr{i se posredstvom el. tastera Continue dijaloga na istoj slici.

Sl. 29.30 Izabrane dimenzije zavrtanjske veze u tekstualnom fajlu VEZA_ZN.txt otvorenom u programu WordPad


20-29

p Zapis se vr{i i direktno u AM, u teku}em fajlu VEZA_ZN.dwg, u obliku tabele osnovnih vrednosti. Generisana tabela (sl. 29.31) je postavljena sa baznom ta~kom, npr. 600,100 sa desne strane crte`a spojnice.

Sl. 29.31 Rezultati prora~una zavrtanjske veze spojnice u tabelarnom obliku

p Snimiti fajl na adresi D:\AM06\KONSTRUKCIJE\VEZA_ZN.dwg.

29 (zavrtanjske veze krutih spojnica)

Documents