kÖtÉsek feladata, hatÁsmÓdja. csavarkÖtÉs (vázlat) · 3 dr. kerényi györgy gépészeti...

1

Dr. Kerényi György

Gépészeti rendszerek

KÖTÉSEK FELADATA, HATÁSMÓDJA.

CSAVARKÖTÉS

(Vázlat)



Kötések

FUNKCIÓJA: Erő vagy nyomaték vezetése relatív nyugalomban lévő szerkezeti elemek között.

OSZTÁLYOZÁSUK:

Fizikai hatáselv szerint:

– Erővel záró kötések (súrlódási erő)

– Alakkal záró kötések

– Anyaggal záró kötések

(hegesztés, forrasztás, ragasztás)

2



Kötések osztályozása

Szerelés szerint:– Oldható– Oldhatatlan

Elemek szerint– Közvetlen kapcsolatú– Közvetítőelemes kapcsolatú

DEFINÍCIÓ: A kötések feladata az alkatrészek néhány-vagy valamennyi szabadságfok szerinti relatív elmozdulásának megakadályozása az alkatrészek közötti terhelés átadása alatt.



Csavarkötések

A csavarkötések talán a leggyakrabban használt kötések. Az ékhatás élvén működnek: a csavar felület lényegében egy hengerre felcsavart ék felületnek tekinthető, ahol a szorító hatást a csavar és az anya egymáshoz viszonyított elfordításával hozzák létre.

A csavarok szabványosított menet profillal készülnek. Vannak éles menetek (metrikus vagy Whitworth menetet), trapéz, fűrész és zsinórmenetet. A kötőcsavarok rendszerint metrikus menettel (normál vagy finommenettel) készülnek (Az USA és az angolszász országok gyakran Whitworth menetű kötőcsavarokat használnak). Whitworth csőmenet. Trapéz és fűrészmenet a mozgató csavarorsókon. A zsinór menet erősen szennyezett környezetben.

3





A csavarok kialakítása rendkívül változatos. Vannak fejes csavarok (hatlapfejű, négylapfejű, hengeres-fejű,

süllyesztett-fejű, lencsefejű, belső kulcsnyílású csavarok) tőcsavarok, hernyócsavarok különleges csavarok: lemezcsavarok, facsavarok stb.

a b c

d e f

Csavarkötések

4



a

b

c

a b

c d

e f

Tőcsavar, hernyócsavar Anyák

Csavarkötés elemei




A csavarok és anyák anyagainak szilárdsági előírásait az MSz 229/2adja meg. A szabvány szilárdsági csoportokat határoz meg.

• A csavarok a következő „anyagokból" készülhetnek: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 10.9; 12.9 és 14.9. Az első szám 100-szorosa a minimális szakítószilárdságot adja meg MPa-ban, a második szám a névleges folyáshatár és a névleges szakítószilárdság hányadosának 10-szerese. (Például az 5.6 szilárdsági csoportba tartozó csavar minimális szakítószilárdsága 500 MPa, folyáshatára pedig 300 MPa.)

• A csavaranya szilárdsági csoportjai a következők: 5; 6; 8; 10; 12; 14. A csoportjelének 100 -szorosa az un. vizsgálati feszültség MPa-ban kifejezve, ami annak az orsónak a minimális szakítószilárdsága amellyel az anya párosítható.

5




Hatlapfejű csavar

Hatlapú anya

Rugós alátét

Hatlapfejű csavar

Ászokcsavar

Hatlapú anya

Rugós alátét



Csőkarimák csavarkötései

Csavarkötés

6



A csavarkötés

A csavarkötés egyszerre erővel és alakkal záró kötés.

I. A meghúzási nyomaték és az előfeszítőerő közötti kapcsolat meghatározása

A csavarkötés hatásmechanizmusa:

meghúzási nyomaték (kulcsnyomaték)

csavarkötéselőfeszítőerő

(összeszorító erő)



Erőhatások a csavarmeneten

A metrikus menetű anya meghúzásakor fellépő erők, ahol:

• Mv : meghúzási nyomaték

• Fv : előfeszítő erő

• Fk : anya meghúzásához szükséges kerületi erő

• ρ : súrlódási félkúpszög

• β : menet profilszög

• α : menetemelkedési szög

• d2 : menet középátmérője

7



Erőhatások meghúzáskor

A menetemelkedés szöge:

2

arctgd

P ahol P a menetemelkedés.

NS FF A mozgást akadályozó súrlódási erő: ahol tg

Az ékhatás miatt

2cos

N

N

FF

Bevezetve a látszólagos súrlódási félkúpszöget:

2cos

arctgarctg

Az anya meghúzásához szükséges Fk kerületi erő

)( tgFF vk



Erőhatások lazításkor

1. Ha önzáró a csavarkötés, azaz

akkor a kerületi erő: )( tgFF vk

A lazításhoz szükséges kerületi erő meghatározása

2. Ha nem önzáró a csavarkötés, azaz

akkor az anya magától lecsavarodik az orsóról.

8



Meghúzási nyomaték

)(2

2 tgd

FM vv

A meneteken fellépő kerületi erőből a csavar meghúzási ill. lazítási nyomatéka:

Az anya meghúzásakor az anya homlokfelületén fellépő súrlódásból számítható nyomaték:

2a

ava

dFM

ahol da : az anya felfekvő felületének középátmérője

μa : az anya felfekvő felületén a súrlódási tényező

Az anya teljes meghúzási nyomatéka:

a

av

dtg

dFM

2)(

22



Klein diagram

Az ábrán a meghúzási nyomaték látható az előfeszítőerő függvényében a súrlódási tényező két lehetséges szélső értéke esetén. A kívánt meghúzási nyomaték csak bizonyos hibahatárral (pl.: ± 3 %) valósítható meg, így meghatározható a csavar szárában ébredő minimális és maximális előfeszítőerő.

9



Csavarbiztosítások

A csavarbiztosítások a csavarkötés üzemelés közbeni lelazulása ellen védenek. Hatásmechanizmusuk szerint megkülönböztetünk

• alakkal záró• erővel záró• anyaggal záró

biztosításokat.

Alakkal záró csavarbiztosítások




Erővel záró csavarbiztosítások

Alátétek

Kúpos anya Bemetszett anya

Biztosító elemes anya

Szorítóelemes anya

10




Meghúzás után alkalmazott ragasztó anyaggal záró csavarbiztosítások

Az anyaggal záró csavarbiztosítások döntő többségénél a ragasztóanyagot a kötőelem gyártója viszi fel a menet felületére. Aragasztóanyag kikeményedését a szereléskor létrehozott szorítóerő,vagy kétkomponensű ragasztónál a másik komponens hozzáadásaindítja be.

Anyaggal záró csavarbiztosítások



A csavarkötés teherbírása

II. A csavarkötés mint alakkal záró kötésAz orsó teherbírása húzóerő hatására. (A kötések

elemzése alapján)

11




iDd

Ap 4

21

2

1. Terhelések: az orsó terhelése Fv húzóerő

2. A hatásfelületek: a. terhelésátadó felület (Ap )

b. veszélyes keresztmetszet (Aτ )

mDA 1

ahol i : anya menetszáma

m: anya magassága




3. Egységnyi felületre eső terhelés meghatározása:

p

vátlag A

Fp

A

Fvátlag

4. Összehasonlítás a határállapottal:

átlag

meg

p

pn

átlag

megn

12



A csavarkötés modellje

A csavar és a közrefogott elemek a terheléshatására rugalmasan deformálódnak: acsavar megnyúlik, a közrefogott elemekösszenyomódnak.Mivel a deformáció a rugalmas tartománybanmarad, ezért a csavarkötés összekapcsoltrugókkal modellezhető. A tökéletesenrugalmas elemekre érvényes a Hooke-törvény,Anyagállandók: E: rugalmassági modulus

ν: Poisson tényező



Rugótani alapfogalmak

AE

Flf

Az l hosszúságú rúd megnyúlása F erőhatására f :

Az F = f (f) függvénykapcsolatot rugókarakterisztikának nevezzük, amely lineárisan rugalmas testek esetén egyenes, jellemzője a rugómerevség (s).

sf

Ftg

mm

N

Húzott rúd esetén:

l

AEs

13



Előfeszítési háromszög

Közrefogott elemek összenyomódása és a csavar megnyúlása(Alakváltozás eltúlozva!)



Előfeszítési háromszög

A csavar és a közrefogott elemek karakterisztikája együttábrázolva: Fv: előfeszítőerő

λ1 : a csavar megnyúlása

λ2 : a közrefogott elemek összenyomódása

14



Erő jellegű lazítás

Külső lazítás esetén a lazítóerő a csavarfej alatt hat.

A rúgók párhuzamos kapcsolásúak a csavarkötés modelljében.



Külső lazítás

A csavarerőhatás ábra

A bejelölt háromszögek hasonlóságát felhasználva kifejezhető a csavarerő növekménye (F1) az Fü erő hatására

üFss

sF

21

11

A közrefogott elem erőcsökkenése:

üFss

sF

21

22

15



Kritikus erő

kritv Fss

sF

21

2

vkrit Fs

ssF

2

21

A csavarkötés kritikus terhelése,amelynél a kötés teljesen lelazul,vagyis F2 = Fv :

amelyből



Mozgató csavarorsók

16



Fontos lehet a csavaros mozgatás hatásfoka, melynek nagysága függ az erőhatás és az elmozdulás irányától.

Ha az elmozdulás az erővel ellentétes irányú (pl. teheremelés),

illetve ha ellentétes irányú (pl. teher süllyesztés):


tan

)tan( ,

)tan(

tan

Mozgató csavarorsók terhelése és menet nyomatéka közötti kapcsolat, valamint a fellépő feszültségek hasonló módon számíthatók, mint a kötőcsavaroknál:

2

tg 2dFM VM




17




kÖtÉsek feladata, hatÁsmÓdja. csavarkÖtÉs (vázlat) · 3 dr. kerényi györgy gépészeti...

Documents