Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 1 1. UVOD Vijcani spoj pripada širokoj grupi rastavljivih spojeva i predstavlja najcešce korišteni nacin vezivanja dva ili više elemenata. Spoj može biti izveden sa jednim ili više vijaka, ali se kod viševijcanog spoja proracun svodi na proracun jednog vijka. U vijcanom spoju ( vijak + podloga ) se vec u stanju mirovanja, pri zatezanju vijka, proizvede odredena aksijalna sila F M , a nakon slijeganja javlja se sila prednapona F V . To je staticko opterecenje za vijcani spoj, koje u njemu izaziva staticko naprezanje i pripadajuce elasticne deformacije. U radu na vijcani spoj djeluje i dodatno radno opterecenje, u obliku stalne ili po velicini promjenjive radne sile F A . Uslijed toga dolazi do dodatnog izduženja vijka i djelomicnog rasterecenja prethodno stegnute podloge. 2. KARAKTERISTIKE MATERIJALA ZA IZRADU VIJAKA I MATICA Materijal za vijke je podijeljen u razrede (klase) cvrstoce npr.: 4.6, 4.8, 5.6. 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 10.9, 12.9, 14.9, ..., a.b Vlacna cvrstoca vijka: ) (N/mm 100 2 m = a R Granica razvlacenja (tehnicka granica elasticnosti): ( ) (N/mm 10 2 m p0.2 e R b R R = Celicne matice se dijele u razrede cvrstoce npr.: 4. 5. 6. 8. 10. 12. 14. ….. a. Vlacna cvrstoca matice: 2 m N/mm 100 = a R Matica i vijak moraju biti istog razreda cvrstoce.
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
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 1
1. UVOD Vijcani spoj pripada širokoj grupi rastavljivih spojeva i predstavlja najcešce korišteni nacin vezivanja dva ili više elemenata. Spoj može biti izveden sa jednim ili više vijaka, ali se kod viševijcanog spoja proracun svodi na proracun jednog vijka. U vijcanom spoju ( vijak + podloga ) se vec u stanju mirovanja, pri zatezanju vijka, proizvede odredena aksijalna sila FM, a nakon slijeganja javlja se sila prednapona FV. To je staticko opterecenje za vijcani spoj, koje u njemu izaziva staticko naprezanje i pripadajuce elasticne deformacije. U radu na vijcani spoj djeluje i dodatno radno opterecenje, u obliku stalne ili po velicini promjenjive radne sile FA. Uslijed toga dolazi do dodatnog izduženja vijka i djelomicnog rasterecenja prethodno stegnute podloge. 2. KARAKTERISTIKE MATERIJALA ZA IZRADU VIJAKA I MATICA Materijal za vijke je podijeljen u razrede (klase) cvrstoce npr.:
Granica razvlacenja (tehnicka granica elasticnosti):
( ) )(N/mm 10
2mp0.2e R
bRR =
Celicne matice se dijele u razrede cvrstoce npr.:
4. 5. 6. 8. 10. 12. 14. ….. a.
Vlacna cvrstoca matice:
2m N/mm 100⋅= aR
Matica i vijak moraju biti istog razreda cvrstoce.
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 2
3. MONTAŽNA SILA PREDNAPONA Ako je zadana potrebna sila pritiska KminF na dodirnoj površini podloge, tada minimalna potrebna montažna sila prednapona iznosi:
zPAKminzvMmin FFFFFF ++=+=
gdje je: ZF - gubitak sile prednapona
PAF - komponenta sile AF koja smanjuje pritisak na podlogu
U ovoj fazi proracuna nepoznata je sila PAF , pa se minimalna montažna sila prednapona može približno izracunati:
AKminMmin FFF += - za vijcane spojeve bez brtve ili sa metalnom brtvom
Gornja granica montažne sile prednapona može se uzeti:
MminAMmax FF ⋅= α
gdje je: αA - faktor pritezanja αA =1,8 – za pritezanje moment ljucem i tocnosti pritezanja ±10%
4. IZBOR VELICINE VIJKA Potrebna površina vijka odreduje se na mjestu navoja:
η)9,0( p0.2
Mmaxpotr R
FA =
8,0≈η - faktor iskoristivosti površine presjeka
Usvaja se vijak cija je promjer struka:
p
4potrT
⋅≥
Ad
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 3
Za odabrani vijak potrebno je ocitati promjer na korijenu vijka d3. 5. PODATLJIVOST VIJKA Ukupna podatljivost vijka jednaka je sumi parcijalnih podatljivosti segmenata vijka, navoja, glave vijka, matice i podložnih plocica te se za svaki segment može odrediti pripadajuca podatljivost:
EAl⋅
=i
iiδ
gdje je E modul elasticnosti materijala vijka (za celik ES = 215000 N/mm2)
a) elasticni vijak s glavom i maticom
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 4
Podatljivost vijka prema slici:
MG54321KS δδδδδδδδδ +++++++=
gdje je:
SN
K
4,0EAd
⋅⋅
=δ Podatljivost dijela glave vijka, dužine 0,4d
SN
11 EA
L⋅
=δ i SN
33 EA
L⋅
=δ Podatljivost dijelova struka izvedenih s
promjerom d i površinom presjeka 4p2
N
dA =
ST
22 EA
L⋅
=δ i ST
44 EA
L⋅
=δ Podatljivost dijelova stanjenog struka izvedenih s promjerom dT i površinom
presjeka 4
p2
TT
dA =
S3
55 EA
L⋅
=δ Podatljivost opterecenog dijela navoja.
Površina presjeka preko navoja je 4
p2
33
dA =
S3
G
5,0EAd
⋅⋅
=δ Podatljivost dijela navoja vijka, dužine 0,5d u zahvatu s navojem matice
SN
M
4,0EAd
⋅⋅
=δ Podatljivost dijela navoja matice, dužine 0,4d koji je u zahvatu s navojem vijka
b) usadni vijak
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 5
Podatljivost vijka prema slici:
MG21GMS δδδδδδδ +++++=
Krutost vijka:
S
S
1δ
=R
6. PODATLJIVOST PODLOGE U stegnutoj podlozi dolazi do elasticne deformacije, tj. do skracivanja podloge. Podatljivost podloge:
Pp
KP EA
L⋅
=δ
gdje je: EP - modul elasticnosti materijala podloge. AP- površina koja predstavlja površinu presjeka zamišljenog šupljeg valjka koji ima ista elasticna svojstva (podatljivost) kao i realna podloga
( ) ( ) ( )[ ]1184
p 2
WAW2h
2WP −+⋅−+−= xdDdddA
π
izraz vrijedi ako je: KWAW LdDd +≤≤ gdje je:
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 6
3/1
2A
WK
⋅=
DdL
x
dh – promjer rupe za vijak. Za visokoopterecene vijke dh=d dW – promjer oslonca glave/ matice vijka na podlogu. Kod vijaka sa šesterokutnom glavom dW je dan u tablici. Za maticu se može približno odrediti sd ⋅≈ 9,0W , gdje je s otvor kljuca.
DA - promjer zone utjecaja jednog vijcanog spoja na podlogu (ogranicen je oblikom podloge)
Ukoliko je DA ≈ dW, zanemaruje se drugi clan u formuli za AP, pa se površina odreduje:
( )2h
2WP 4
pddA −=
Ukoliko je DA>dW+LK, u proracun površine AP treba uci sa DA=dW+LK. 7. UTJECAJ HVATIŠTA RADNE SILE
Ako je hvatište radne sile ispod matice/ glave vijka, tada je faktor hvatišta radne sile:
PS
PK δδ
δφ
+=
Ako je hvatište radne sile unutar dužine lk, onda je faktor hvatišta radne sile:
KKr φφ ⋅= n n – faktor rasterecenja podloge (0,5...0,75)
Kll
n 1=
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 7
Radi faktora rasterecenja n, pri djelovanju radne sile FA mijenjaju se podatljivosti vijka i podloge jer se pri tome povecava dužina vijka i smanjuje debljina podloge. Podatljivost podloge za reduciranu dužinu stezanja:
PPr δδ ⋅= n
Podatljivost vijka za reduciranu dužinu stezanja:
( ) PSSr 1 δδδ n−+=
8. DEFORMACIJSKI DIJAGRAM VIJCANOG SPOJA Gubitak sile prednapona:
PS
ZZ δδ +
=f
F
34,0
KZ 00329,0
=
dL
f - slijeganje površine
Dinamicka komponenta sile u podlozi:
( ) AKrPA 1 FF ⋅−= φ
Elementi strojeva PREDNAPREGNUTI VIJCANI SPOJ List: 8