1. Ismertesse a tervezői munka szakaszait és a konstruktőr 3as feladatát! A tervezői munka folyamatára különböző tervezés-módszertani elméletek léteznek, de mindegyikben felismerhetőek közös mozzanatok: probléma felismerése – beillesztés a tanultak rendszerébe – az eddigi eredmények számbavétele – megoldási elv kidolgozása – konkrét adatok meghatározása – kivitelezés - ellenőrzés Első: A méretezés alapjául szolgáló terhelések meghatározása, terhelésmodell felállítása. Terhelés alatt azokat a külső hatásokat/kényszereket értjük, amelyek hatással vannak a szerkezet működésére, élettartamára, használhatóságára. A terhelés-modell megalkotásához a terhelésanalízis elmélete és gyakorlata nyújt segítséget. Második: Igénybevételek és határállapotok feltárása. Előre fel kell ismerni a meghibásodási, tönkremeneteli lehetőségeket ( módszer: pl. FMEA ). Tönkremenetelt okozhat pl. súrlódás, hőmérséklet, mozgás, közegek, sugárzások hatásai, villamos, optikai tulajdonságok változása, biológiai károsodás, stb. Mindezek elvezethetnek a legveszélyesebb tönkremeneteli módhoz, a töréshez, amely összefüggésben van az elem feszültségi és alakváltozási állapotával Harmadik : Méretezés. A szerkezeti elem szükséges kialakítását és méretét oly módon állapítjuk meg, hogy a már meghatározott terhelésből kiindulva kiszámítjuk az igénybevételi állapotot és ezt összevetve az előírt határállapottal, megállapítjuk, hogy a szerkezeti elem biztonsága/megbízhatósága. Az alkatrészek biztonságát a klasszikus értelmezés szerint a határállapotra jellemző érték és az igénybevételi állapotot jellemző érték hányadosa adja meg. Amennyiben ez nagyobb 1-nél, feltesszük, hogy az alkatrész megfelel az elvárásoknak. A gyakorlat alapján ügyelni kell az alkatrészben létrejövő halmozódó károsodásokra is, amelyek befolyásolják a szerkezeti elem teherbírását. Különböző elméletek alapján megszületett az üzemi szilárdság fogalma, továbbá szerepet kap a biztonság tönkremeneteli valószínűséggel való kifejezése. 2. Mit értünk minőségi körön? Rajzolja fel! Napjaink felfogása szerint a vevő elvárásait, igényeit kell kielégíteni, a termékekkel a vevő elégedettségének minél magasabb szintjét kell elérni. A minőségi kör szemlélteti, hogy a tervező munkája során feladatait a vevői követelmények szabják meg, miközben a nyilvánvaló igények kielégítése mellett felmutatjuk és kielégítjük a rejtett igényeket is. A tervezés során figyelembe kell venni a termék teljes életútját – tervezéstől, gyártástól egészen az újrahasznosításig – úgy, hogy közben gazdaságosan teljesítsük a vevő igényeit.
22
Embed
1. Ismertesse a tervezői munka szakaszait és a konstruktőr ...glink.hu/hallgatoi_segedletek/files/1266eb2e26cbab5c2f45948231d4b28c.pdf · Pl. csavarkötés ), nem oldható kötések
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1. Ismertesse a tervezői munka szakaszait és a konstruktőr 3as feladatát!
A tervezői munka folyamatára különböző tervezés-módszertani elméletek léteznek, de mindegyikben
felismerhetőek közös mozzanatok: probléma felismerése – beillesztés a tanultak rendszerébe – az eddigi
eredmények számbavétele – megoldási elv kidolgozása – konkrét adatok meghatározása – kivitelezés -
ellenőrzés
Első: A méretezés alapjául szolgáló terhelések meghatározása, terhelésmodell felállítása. Terhelés alatt azokat
a külső hatásokat/kényszereket értjük, amelyek hatással vannak a szerkezet működésére, élettartamára,
használhatóságára. A terhelés-modell megalkotásához a terhelésanalízis elmélete és gyakorlata nyújt
segítséget.
Második: Igénybevételek és határállapotok feltárása. Előre fel kell ismerni a meghibásodási, tönkremeneteli
lehetőségeket ( módszer: pl. FMEA ). Tönkremenetelt okozhat pl. súrlódás, hőmérséklet, mozgás, közegek,
sugárzások hatásai, villamos, optikai tulajdonságok változása, biológiai károsodás, stb. Mindezek elvezethetnek
a legveszélyesebb tönkremeneteli módhoz, a töréshez, amely összefüggésben van az elem feszültségi és
alakváltozási állapotával
Harmadik: Méretezés. A szerkezeti elem szükséges kialakítását és méretét oly módon állapítjuk meg, hogy a
már meghatározott terhelésből kiindulva kiszámítjuk az igénybevételi állapotot és ezt összevetve az előírt
határállapottal, megállapítjuk, hogy a szerkezeti elem biztonsága/megbízhatósága. Az alkatrészek biztonságát a
klasszikus értelmezés szerint a határállapotra jellemző érték és az igénybevételi állapotot jellemző érték
hányadosa adja meg. Amennyiben ez nagyobb 1-nél, feltesszük, hogy az alkatrész megfelel az elvárásoknak. A
gyakorlat alapján ügyelni kell az alkatrészben létrejövő halmozódó károsodásokra is, amelyek befolyásolják a
szerkezeti elem teherbírását. Különböző elméletek alapján megszületett az üzemi szilárdság fogalma, továbbá
szerepet kap a biztonság
tönkremeneteli valószínűséggel való
kifejezése.
2. Mit értünk minőségi körön?
Rajzolja fel!
Napjaink felfogása szerint a vevő elvárásait, igényeit kell kielégíteni, a termékekkel a vevő elégedettségének minél magasabb szintjét kell elérni. A minőségi kör szemlélteti, hogy a tervező munkája során feladatait a vevői követelmények szabják meg, miközben a nyilvánvaló igények kielégítése mellett felmutatjuk és kielégítjük a rejtett igényeket is. A tervezés során figyelembe kell venni a termék teljes életútját – tervezéstől, gyártástól egészen az újrahasznosításig – úgy, hogy közben gazdaságosan teljesítsük a vevő igényeit.
3. Ismertesse a tűrés fogalmát!
A méretszórásnak a munkadarab szempontjából megkívánt, a
tervező által előírt korlátozása.ISO szabvány: - alaplyuk rendszer (H
furathoz megfelelő csap; - alapcsap rendszer. Az egymáshoz
tűrésezett alkatrészeknek illesztése van. ISO tűrésrendszer: A tűrés
nagysága függ a névleges méret nagyságától és a mérhetőségtől,
valamint a technológiától. A tűrésmező elhelyezkedését a
megvalósítani kívánt illesztés szabja meg.
DDi 001,045,0 3 *μm+
Minőség: IT5…14 = Tűrésnagyság: 7i …400i. A tűrés fogalmába
beletartozik még a tűrésmezőnek az alapvonalhoz viszonyított
elhelyezkedése is. A névleges méretre készített csap / furat h = H = 0
4. Ismertesse a tervezői gyakorlatban szokásos terhelés-modelleket!
A mérnök általában egy adott élettartamra tervezi a berendezéseit, ezért számára a terhelés, mint időfüggvény
a legfontosabb.
5. Mi a határállapot?
A határállapot olyan állapot, amelyet meghaladva az anyagban maradandó alakváltozás/változás lép fel. A
tervezőnek kell megállapítania, a biztonság és megbízhatóság függvényében, mindig az adott igénybevételhez
mérten. Példák: folyáshatár, súrlódás, hőmérséklet, öregedés, korrózió, optikai és villamos tulajdonságok.
6. Mi a biztonsági tényező?
Az alkatrészek biztonságát a klasszikus értelmezés szerint a határállapotra jellemző érték és az igénybevételi
állapotot jellemző érték hányadosa adja meg. Amennyiben ez nagyobb 1-nél, feltesszük, hogy az alkatrész
megfelel az elvárásoknak. A gyakorlat alapján ügyelni kell az alkatrészben létrejövő halmozódó károsodásokra
is, amelyek befolyásolják a szerkezeti elem teherbírását. Különböző elméletek alapján megszületett az üzemi
szilárdság fogalma, továbbá szerepet kap a biztonság tönkremeneteli valószínűséggel való kifejezése.
7. Ismertesse az anyag- és gyártáshelyes alkatrész tervezés elveit az öntés példáján
keresztül!
Gyártáshelyesnek az a működési követelményeket kielégítő alkatrész tekinthető, amely az adott vállalati
körülmények között és adott gyártási mennyiség esetén a legkisebb gyártási költséggel állítható elő.
Mintagyártás: egyszerű geometriai formák, egyszerű gyártás, osztatlan modell, lehetőleg mag nélkül, de ha ez
nem megoldható, akkor jól támasztható magokkal
Formázás/modell kiemelése: 1:20-1:50 formázási ferdeség, alámetszések elkerülése, átmenetek jó
lekerekítése
Anyag öntése: ne legyen ugrásszerű falvastagságváltozás, a falvastagság a felöntés felé nő ( ellenőrző körök
módszere )
Dermedés, lehűlés: irányított, lunker képződésének kerülése, ne legyen ugrásszerű falvastagságváltozás,
szimmetrikus részek
8. Ismertesse a kötések csoportosítását, és elemzésük általános lépéseit!
A kötések feladata az alkatrészek néhány vagy valamennyi szabadságfok szerinti relatív elmozdulásának
megakadályozása az alkatrészek közötti terhelés átadása alatt.
Fizikai hatáselv szerint: erővel záró kötések ( a terhelés irányába merőleges rugalmas szorítás, amely
elehetővé teszi, hogy a felület érintőjének irányába fellépő terhelés esetén súrlódási erő ébredjen a
terheléssel ellentétes irányban. Lehet sugárirányú, axiális irányú, tangenciális irányú. Főleg
nyomatékkötés, de lehet biztonsági kötés is. ), alakkal záró kötések ( a terhelés átadása mindig
nyomott felületeken keresztül történik, a felületek elmozdulása gátolt. Pl.: szegecs, szeg, pattanó kötés
Szerelés szerint: oldható kötések ( a kötés roncsolás mentesen bontható, a kötőelemek újra
felhasználhatóak. Pl. csavarkötés ), nem oldható kötések ( a kötés csak roncsolással bontható, a
kötőelemek nem használhatóak újra. Pl. szegecs )
Elemek szerint: közvetlen és közvetítőelemes kapcsolatúak
Funkcionalitás szerint: erőt közvetítő kötések ( pl. csavar ), nyomatékot közvetítő kötések (pl. retesz )
A kötések elemzésének lépései: 1. A terhelések és kényszerek meghatározása, 2. Hatásfelületek meghatározása (terhelésátadó felületek: nyomott felület, veszélyes keresztmetszet) az erőfolyam alapján. 3. Egységnyi felületre eső terhelés meghatározása (átlagos nyomás, igénybevétel) 4. Összehasonlítás a
3. Alapanyag: nincs se kémiai se mechanikai tulajdonság változás
30. Sarokhegesztés jó és rossz megoldására példák. Varratfajták!
tompa varrat: nagy teherbírású, megbízható, olcsó. Létezik: peremvarrat, I varrat, V varrat, kettős V
varrat, Y varrat, kettős Y varrat, fél V varrat, fél Y varrat, U varrat, kettős U varrat, J varrat, kettős J
varrat képek a könyvben, 3-145. oldal!
sarokvarrat: domború, homorú, kettős, domború kettős, homorú kettős
különleges varratok: ponthegesztés, vonalvarrat, átlapolt varrat, hevederes varrat
31. Merevítő borda bekötése hegesztéssel!
A merevítő borda nem végződhet
csúcsban, mert hegesztéskor leolvad.
Kerülni kell a varrathalmozódást!
32. Hegesztett kötések méretezése!
A hegesztett kötéseket statikus terhelésre méretezzük, aminek fő kérdése, hogy a veszélyes keresztmetszetben
ébredő feszültség a megengedhető feszültség alatt van-e. Két jellegzetes mérettel számítjuk a keresztmetszet
jellemzőit: gyökméret ( a ) és varrathossz.
Varrathossz: általában l = lt, ami a varrat teljes hossza, de nem zárt varratok esetén a varrat elején és végén
fellépő kráterképződés miatt így kell kiszámítani: 𝑙 = 𝑙𝑡 − 2𝑎
A varratban ébredő feszültségeket elemi
módon számítjuk:
húzás esetén 𝜍 =𝐹
𝑎×l
hajlítás esetén 𝜍 =𝑀
𝐾 ahol K a
varratkép keresztmetszeti tényezője
nyírás esetén 𝜏 =𝐹
𝑎×𝑙
Csavarás esetén a vékonyfalú csövek csavarására érvényes Bredt-képlet alkalmazható: 𝜏 =𝑀𝑐𝑠
2𝐴0𝑎, ahol A0
jelöli a varrat középvonala, körvarrat esetén középátmérőjéne által határolt területet.
A varratok hossztengelyében értelmezünk egy síkot, amelyre a σ┘, τII, τ┘, σII feszültségkomponenseket
vonatkoztatjuk. Ezek segítségével kiszámítjuk az összehasonlító feszültséget:
𝜍ö = 𝜍𝐼2 + 𝜍𝐼𝐼
2 − 𝜍𝐼𝜍𝐼𝐼 + 3 𝜏𝐼2 + 𝜏𝐼𝐼
2
A varrat megfelel, ha σö ≤ σh, ahol a határfeszültség függ a gyengébbik anyag folyáshatárától, a hegesztés
jóságfokától, a biztonsági tényezőtől:
𝜍 =𝑅𝑒
𝑛× 𝜑
33. Nyomatékkötés fajtái!
Hatásmechanizmus szerint: alakkal záró, erővel záró, anyaggal záró.
Kialakítás szerint: közvetítőelemes, közvetlen kapcsolódás.
Szabályozhatóság szerint: állítható, nem állítható.
34. Ismertesse az erővel záró nyomatékkötéseket, és a szoros illesztésű kötések
méretezésének elvét!
A kapcsolódó felületre merőleges rugalmas szorítás hatására a felület érintőjének irányába ható terheléssel ellentétes irányban ébredő súrlódó erő megakadályozza az agy és a tengely egymáshoz képest való elmozdulását. A súrlódási erő mindig a terheléssel ellentétes irányban hat, ezért mind nyomaték, mind axiális terhelés átvitelére alkalmas. A súrlódási erő nem lehet nagyobb, mint a megcsúszáshoz tartozó hatóerő, ezért biztonsági kötésnek is alkalmazhatóak. Csoportosításuk:
A szoros illesztésű nyomatékkötés a méretkülönbséggel szerelt hengeres tengely és agy közötti kapcsolat. Szerelés módja szerint lehet: sajtoltkötés, zsugorkötés ( az agy felmelegítésével vagy a tengely lehűtésével hozható létre ).
tengely alakváltozása: 𝑓1 = 𝑑1 − 𝑑 agy alakváltozása: 𝑓2 = 𝑑 − 𝑑2 túlfedés: 𝑓 = 𝑓1 + 𝑓2 Rugalmas alakváltozás esetén a felületi nyomás és a sugárirányú méretváltozás között lineáris kapcsolat van, vagyis: 𝑓1 = 𝐾1 × 𝑑 × 𝑝 𝑓2 = 𝐾2 × 𝑑 × 𝑝
𝐾1 =1
𝐸1
1+𝜑0
1−𝜑0−
1
𝑚1 𝐾2 =
1
𝐸2
1+𝜃0
1−𝜃0+
1
𝑚2
ahol m=Poisson-szám és E=rugalmassági mod.
𝜑0 = 𝑑0
𝑑
2 𝜃0 =
𝑑
𝐷
2
A legkisebb felületi nyomást a minimális túlfedés, a legnagyobb felületi nyomást pedig a maximális túlfedés esetén kapjuk.
𝑝𝑚𝑖𝑛 =1
𝑑× 𝐾1+𝐾2 × 𝑓𝑚𝑖𝑛 𝑝𝑚𝑎𝑥 =
1
𝑑× 𝐾1+𝐾2 × 𝑓𝑚𝑎𝑥
Kötés által átvihető nyomaték minimális túlfedéssel számolva:
𝑀 = 𝜇 × 𝑝𝑚𝑖𝑛 ×𝑑2𝜋
2× 𝑙 l: agy hossza
Axiális irányú elmozduláshoz szükséges erő: 𝐹𝑎𝑥 = 𝜇 × 𝑝𝑚𝑖𝑛 × 𝑑𝜋 × 𝑙 Kerületi erő és kötést terhelő eredő erő:
𝐹𝑘 =2𝑀
𝑑 𝐹 = 𝐹𝑎𝑥
2 + 𝐹𝑘2
Agy szilárdsági ellenőrzése: az agy fő igénybevétele belső nyomás, amelynek hatására a legnagyobb redukált feszültség az agy d illeszkedési átmérőjénél ébred:
𝜍𝑟𝑒𝑑 =2𝑝𝑚𝑎𝑥
1−𝜃0 ≤ 𝜍𝑚𝑒𝑔 ( tömör tengely esetén ) Nagy fordulatszám esetén ellenőrizni kell a centrifugális erőből
származó gyűrűfeszültségre is!
35. Mi a különbség a sajtolt és a zsugorkötés között? Melyiknél érhető el a legnagyobb
előfeszítési nyomás és miért?
A sajtolás során a nagyobb csapot a furatba nagy erő segítségével helyezik be, aminek következtében az
alkatrészek csatlakozó hengerfelületein felületi nyomás ébred, ennek hatására a furat átmérője megnő, a csap
átmérője pedig lecsökken egy közös érintkezési átmérőre. Zsugorkötés kialakításakor az agy felmelegítésével
vagy a tengely lehűtésével illesztik össze a két darabot, ezzel elkerülve a felületek sérülését.
Ennek következtében a legnagyobb előfeszítési nyomást a zsugorkötés segítségével lehet elérni, mivel a
sajtolás során a felületek elkenődésekor létrejövő, maradandó alakváltozás megváltoztatja a felületi
érdességet, ami csökkenti az átvihető terhelést.
36. Ismertesse a rugók funkcióit, a rugóállandó és a rugómerevség fogalmát, a
rugókarakterisztikákat!
Rugóknak azokat a szerkezeti elemeket tekintjük, amelyek jellemzője, hogy terhelés hatására alakjukat
károsodás nélkül nagymértékben változtatják. Funkciójuk:
Ütközések és lengések felvétele: ahhoz, hogy a lökéseket fel tudjuk venni anélkül, hogy túl nagy erők
ébredjenek, az erő támadáspontjának jelentős nagyságú elmozdulást kell biztosítani. Tipikus példák:
járművek futóműiben alkalmazott rugók, a stabil munkagépek alapozásában használt rugók, az
érzékeny műszerek talpában lévő finom rugók, stb.
Energia tárolás: az energia bevitele és visszanyerése közötti idő nincs korlátozva, vagyis elvileg
bármikor visszanyerhető az energia ( rugó jósága ). Példák: garázskapu, mechanikus óra rugója,
felhúzós játékok, stb.
Adott erő, adott nyomaték beállítása: a beállított erőnél nagyobb nem valósítható meg az adott
berendezéssel. Példák: biztonsági szelep rugója, fékrugók, nyomatékkulcs rugója
Erő- és nyomaték mérése, szabályozása: rugós mérlegek, tengelykapcsoló rugók
Erő- és nyomaték átvitel: rögzítő elemek, rugós kapcsok
Dinamikus rendszerek elhangolása: rugós lengéscsillapítók
Dinamikus rendszerek rezonanciára hangolása: rázószita, fárasztógépek
Rugóállandó: csak lineáris karakterisztikájú rugóknál használjuk. Definíció szerűen:
𝑐 =1
𝑠 illetve csavart rugó esetén 𝑐𝑇 =
1
𝑠𝑡
Rugómerevség:
𝑠 =𝑑𝐹
𝑑𝑓~
𝐹
𝑓
Rugókarakterisztika: a
rugók fizikai jellemzői
közötti összefüggéseket
szemlélteti. Létezik:
lineáris, progresszív,
degresszív
37. Mi a rugók kihasználtsági foka?
Az egységnyi térfogatban tárolt energiát hasonlítja össze azzal az energiával, amelyet akkor kapnánk, ha a
rugóban mindenhol ugyanaz a feszültségállapot lenne.
𝑊
𝑉= 𝜂 ×
1
2×
𝜍2
𝐸 csavart rugó esetén pedig
𝑊
𝑉= 𝜂 ×
1
2×
𝜏2
𝐺
η: anyag kihasználtsági tényező σ: a rugó anyagára megengedhető húzófeszültség
V: rugó anyagának térfogata τ: a rugó anyagára megengedhető csúsztatófeszültség
E: a rugó anyagának húzó rugalmassági modulusa G: a rugó anyagának csúsztató rugalmassági modulusa
Húzott ( nyomott ) rúd esetén η = 1, egyszerű hajlított laprugó esetén η = 1/9, egyenszilárdságú hajlított
laprugó esetén pedig η = 1/3.
38. Fémrugók csoportosítása!
39. Mit nevezünk gumirugóknál formatényezőnek?
Az alakváltozásban gátolt és a nem gátolt, vagyis szabad felületek arányára értelmezzük a formatényezőt,
amely:
𝑘𝑎 =𝐴𝑡
𝐴𝑠𝑧𝑎𝑏𝑎𝑑 ahol At: a deformációban gátolt felület és Aszabad: a nem gátolt felület
40. Ismertesse a gumirugók kialakításának főbb anyagjellemzőit!