KZLEKEDSI S GPSZMRNKI FAKULTS TANTRGYI SEGDLET S FELADATGYJTEMNY (Gpelemek,Gptervezs I.) Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 2. oldal I./1 GPELEMEK SZILRDSGI MRETEZSE 1.1 MRETEZSI ALAPELVEK A gpalkatrszeket leggyakrabban szilrdsgialapon, a megengedhet feszltsgek, vagy a megengedhetalakvltozsfggvnybenmretezzk.Szksgesetnellenrizzk kifradsra (lettartamra), esetleg ridegtrsre. 1.2 A MEGENGEDHET FESZLTSGEK A mretezs sorn meghatrozott nvleges feszltsget ssze kell hasonltani, az anyagra, kialaktsra, terhelsfajtra megengedett feszltsggel. A megengedett feszltsg azt jelenti, hogy a vlasztott hatrfeszltsgnek hnyad rszt engedjk meg (a biztonsgi tnyez fggvnyben) a keresztmetszetben maximlisan fellpni. meghathatrfeszbizt tny n= =.. . A hatrfeszltsg az anyagtl s ignybevteltl fggen tbbfle lehet: - szaktszilrdsgRm - folyshatrReH - kihajlsi trfeszltsgt - kifradsi hatrD 1.3 NYUGV TERHELS A hatrfeszltsg kisebb pontossgot ignyl esetekben:- szaktszilrdsgRm - folyshatrReh , ha nincs, akkor Rp0,2 Acl, aclntvny, alumnium, alumniumtvzetek, rz, ltalban a knnyfmek s tvzeteik esetben a megengedhet feszltsg: megeHRn= (a biztonsgi tnyez rtke ltalban n = 1,5 - 2 ) Rideg anyagok esetben (pl.: ntttvas, temperntvny, manyagok, kermia) esetn, ahol folysi jelensg nincs, a megengedhet feszltsg: megmRn=( n=1,5 - 3) ntttvas s temperntvny esetn nyomsra:nymeg mR =Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 3. oldal A megengedhet feszltsgbl szmthat a megengedhet cssztatfeszltsg; a kvetkez mdokon: - acl, aclntvny, rz, bronz anyagoknl: meg meg= 0 65 ,- alumnium s tvzetei esetn: meg meg= 0 7 ,- ntttvas s temperntvny esetn: meg meg= 1.4 IDBEN VLTOZ TERHELS Idben vltoz terhels lefolysa lehet: - ciklikus (harmonikus) - periodikus (sszetettebb lefolys periodikus ismtldse) - rendszertelen (stationr nem stationr) A vltoz terhelst gyakran kzeltjk ciklikus lefolyssal, amelyeknek mdjai az 1. brn lthatk. 1. bra 1.5 A KIFRADSI HATRT BEFOLYSOL TNYEZK Mivelakifradsihatrfeszltsgetltalbanksrletiton,szabvnyosalaksmret prbaplckonmrvellaptjkmeg,ezrteztazrtketagyakorlatifelttelek(alak,mret, profil, terhels) eltrse miatt korriglni kell. A f problmt az okozza, hogy az sszetett felttelek miatt feszltsgtorldsok jnnek ltre, ami tbbtengely feszltsgi llapotot eredmnyez. Feszltsgtorldst okoz tnyezk lehetnek:- geometriai jelleg (bemetszsek, peremek, hornyok, furatok) - az alkatrsszel rintkez ms elem hatsa (illeszts, sajtols) - rinkez erhats (Hertz-feszltsg) Egyszerbbkvetelmnyekesetnafeszltsgtorldsshatsaakifradsihatrraaz elmletifeszltsgtorldsitnyezvel,aKtalaktnyezvelvehetfigyelembe.Az alaktnyezabemetszsokoztalegnagyobbhelyifeszltsgsanvlegesfeszltsg hnyadosa: Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 4. oldal Ktnvl=max ill.Ktnvl=max (A nvleges feszltsg az a feszltsg, mely az elemi szilrdsgi mretezsbl kiszmthat.) Mivel a prbatest s a bemetszett prbatest kifradsi hatra a legritkbb esetben egyenl az alaktnyezvel, ezrt be kell vezetni a kifradsi hatrt cskkent tnyezt, a gtlstnyezt. Az elbbi korriglsokkal a simra polrozott s a halmozott feszltsggel terhelt prbatestek kifradsi hatrnak arnybl nyerhet: KfDD=' ill.KfDD=' A Ktnyez nemcsak a geometritl, hanem az anyag sajtossgaitl is fgg. A Kf s a Kt tnyez segtsgvel megadhat a feszltsgekre vonatkoztatott rzkenysgi tnyez: ( )( )qKKft=11 Az rzkenysgi tnyez jellemz rtkei: - tvzetlen acl: 0,5 - 0,8 - ausztenites acl: 0,1 - 0,3 - rugacl: 0,95 - 1 Mivelamreteknvekedsvelakifradsihatrcskken(ahajlt,sacsavar ignybevtelekesetbenegyarnt)eztacskkenstaKdmrettnyezvelkellaszmtsok sornfigyelembevenni(2.bra).Ezatnyeztulajdonkppenismtldhajlt ignybevtel, kr keresztmetszet aclalkatrszekre rvnyes, azonban ms egyb esetekben is mrtkad. A mretnvekedssel kzel azonos mrtkben cskkenti az alkatrszek kifradsi hatrt a felleti rdessg is. A tbbi mdost tnyez hatsa nagyon vltozatos (ezrt szmszerleg nem adhat meg) pl.: - felleti kezelsek (felleti edzs +, nitridls +, srtezs +, galvanizls-) - hidegalakts (nyom jelleg +, hz jelleg -) - hmrsklet A Kd mrettnyez vltozsa a mret nvekedsvel 2. bra Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 5. oldal 1.6 KIFRADSI BIZTONSGI TERLETEK A terhelsi ciklus asszimetrijnak hatst a kifradsi hatrra tbbfle diagramm is kifejezi. A3.brnaSmithdiagramszerkesztse,a4.brnaSmithdiagramkifradsibiztonsgi terletei lthatak. 3. bra 4. bra Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 6. oldal 1.7 MRETEZS EGYSZER ISMTLD IGNYBEVTELRE Abiztonsgitnyezatlterhelslefolysa(5.bra),afeszltsgamplitdsa kzpfeszltsg vltozsa szerint szmthat ki. A kt sszetev hnyadosa ltalban lland: 5. bra ( )( )nOPONK KKd Ra Daf a= =

1.9 BIZTONSGI TNYEZ SZMSZER RTKE Abiztonsgitnyeznagysgafggazalkatrszmaximliszemiterhelsnek gyakorisgtl,azignybevteljellegtlsamegkveteltlettartamtl.A6.braa legkisebb biztonsgi tnyez rtkeit mutatja a feszltsgvltozs fggvnyben. 6. bra Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 7. oldal ELLENRZ KRDSEK 1. A gpalkatrszek mretezsnek legfontosabb alapelvei. 2. A megengedhet feszltsgek. 3. A szerkezetek hatrfeszltsgei. 4. A nyugv terhels megengedhet feszltsgei s biztonsgi tnyezi. 5. Az alkatrszek fradsi jelensge. 6. Terhelsi csoportok jellemzse. 7. Kifradsi hatrt befolysol tnyezk. 8. Kt ; Kf ; q sszefggsei. 9. Smith diagramm. (4. bra) 10. Biztonsgi tnyez meghatrozsa Smith diagramm alapjn. (5. bra) 11. A biztonsgi tnyez szmszer rtkei. (6. bra) PLDK 1. Szmtsa ki egy csapszeg biztonsgi tnyezjt kifradsra, ha- a kifradsi hatrt cskkent tnyez: 1 - a mrettnyez: 0,85 - a felleti rdessgi tnyez: 0,95!

max=126N/mm2min= -4N/mm2 Da=230N/mm2 2. Ellenrizze a tengelycsonkot kifradsra, ha - a tengely tmrje: 55 mm - a terhel legkisebb nyomatk: 668 Nm - a terhel legnagyobb nyomatk: 1474 Nm - a kifradsi hatrt cskkent tnyez: 1,5 - a mrettnyez: 0,8 - a felleti rdessgi tnyez: 0,92 - a kifradsnl szksges biztonsgi tnyez: 5 Da=135N/mm2 Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 8. oldal I./2 KTELEMEK 2.1 KTELEMEK, KTSI MDOK CSOPORTOSTSA Kts kialaktsnak szempontjbl megklnbztetnk: - anyaggal zr - alakkal zr - ervel zr ktseket. Funkcionlis szempontbl: - tehervisel (ert v. nyomatkot kzvett) - rgzt (sszekapcsols mellett kisebb terhels tadsra is alkalmas) - fz (csak sszekapcsol, tehertadsra nem alkalmas) Szerels szempontjbl: - oldhat - nem oldhat 2.2 CSAVARMENETEKKEL KAPCSOLATOS ALAPFOGALMAK Menetemelkedsi szg: 7./abra7./b bra = =ryrp2tgGpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 9. oldal Menetemelkedsi irnyok: - jobb menet- bal menet 8. bra 9. bra Ha ms utasts nincs, akkor a p menetemelkeds a d2 kzptmrhz tartozik. A ktcsavarok egybekezdsek. 2.3 A CSAVARMENETEKEN KELETKEZ ERHATSOK 10. bra Csavarmenetre hat erk 11. bra Csavar meghzs, lazts ervektor bri Az elemi anya s a menetprofil kzti srlds: n sF F = A srldsi tnyez s a srldsi szg viszonya: tg =A meghzshoz szksges Ft er a (11. bra) vektorbra egyenslyi hatresetben: ( ) + = tg F Ft A laztshoz szksges Ft er a (11. bra) vektorbra egyenslyi hatresetben: ( ) F Ft= tg Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 10. oldal Az anya vagy ors forgatshoz (meghzshoz, laztshoz) szksges nyomatk: ( ) M FdT1 222,tg = AzFtengelyirnyterhelercsaklaposmenetesetnrvnyes,gyegybmenetszelvny profilok esetn F ' ervel kell szmolni (12. bra). 12. bra ltalnos menetre hat terheler FF'cos=2

Az elbbi sszefggs alapjn a srldsi tnyez: 'cos=2

amelyhez ' ltszlagos srldsi szg tartozik: ' ctg ' = arAz elbbi vltoztatsokkal korriglva a forgatshoz szksges er, illetve nyomatk: ( ) F Ft= tg ' ( ) M FdT1 222,tg ' = Az anya s csavar felfekvsnl bred srldsbl add nyomatk: M F rTa a a= A teljes nyomatk, amit a csavarkulcson ki kell fejteni: ( ) M FdrTK a a 1 222,tg = +

(( ahol, - a srldsi tnyez afelfekv felletek kztt - ara srldsi er karja Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 11. oldal 2.4 CSAVARKTSEK MRETEZSE HZSRA NYUGV TERHELS ESETN a) Terhels az sszeszorts utn trtnik (mretezs tiszta hzsra): A mretezsi keresztmetszet a magkeresztmetszet: hFAFd= =432

b) Terhelt csavar meghzsa: Acsavarcscsavarignybevteltisfigyelembekellvenni,gyacsavartsszetett ignybevtelre kell mretezni: meg hmeg cs h redAF = + =32 , 132 2 c) Megszortott csavarkts (az sszeszorts a terhel ert ellenslyozza): A terhels felvtelhez szksges magtmr: dFmeg034= Az elfeszts miatt megnvelt magtmr (tapasztalati kplet): 1 , 16033+=ddd) Meghzs elfeszt nyomatkkal: 13. bra Er s alakvltozs meghzskor Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 12. oldal 14. bra Csavar terhelse az alakvltozs fggvnyben Az brnlc az orsnak, l pedig az sszefogott lemezeknek a deformcija. A diagramm megszerkesztshez ismerni kell s hajlsszgeket. tgtg= == ==FlsFlslF lA Eecce

A csavarszr rugmerevsge: n cc ccs s s slE As1...1 1 12 1+ + + == Az sszeszortott lemezfelek rugmerevsge: ( )s Dh hD dd d Ah hE Askk ++ = =+=95 , 02412 112022 1 A zemi er: ( ) tg tg ' + =c l F c cs sF Fl+=+= tg tg'Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 13. oldal A csavart kzvetlenl terhel er: + =+ =+ =1111c cc tFssFs ssF Fahol tgtg= =css A biztonsgos sszeszortshoz szksges minimlis, vagy kritikus er: + = =1 t KrF F F FA mretezskor szksges, tnyleges elfeszts: Kr eF F = 2 , 1 2.5 CSAVARKTSEK MRETEZSE HZSRA, VLTOZ TERHELS ESETN Az Ft tbbletterhels cskkentsnek mdszerei: 15. bra Terheler az alakvltozs fggvnyben -(15.bra)azsszeszortottlemezfeleksrugllandjnaknvelse.Ezaruglland nvelsvel(azsszeszortotthosszcskkentsvel),vagyazsszeszortottelemek rugalmassgi modulusnak nvelsvel (kemnyebb tmt rteg hasznlata) oldhat meg - (15. bra) a csavar rugllandjnak cskkentse. Ez a csavarszr magkeresztmetszetnek cskkentsvel(magragyengtettcsavarok),illetveacsavarszrhossznaknvelsvel (nagy nylkpessg csavar) rhet el Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 14. oldal 2.6 NYR IGNYBEVTELLEL TERHELT CSAVARKTS 16. bra Csavarkts nyr ignybevtellel A csavarszr a menetes rsz utn megerstett, s a furatba (H7 / k6) illesztssel beptett. A szrban bred maximlis nyrfeszltsg: megDF =2 max44 , 1 Mivel az illesztett csavarszr ksztse kltsges, ezrt elfesztett csavarkts, vagy kpos-, illetvehengeresszeg,illetvefesztcsap,tehermentestnyrhvelyalkalmazsvala csavarkts nyr ignybevtelre tehermentesthet. 17 bra Tehermentest nyrhvely alkalmazsa Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 15. oldal 2.7 A CSAVARKTS ELEMEIBEN KIALAKUL FESZLTSGELOSZLSOK S AZ ELEMEK SZERKEZETI KIALAKTSAI Hagyomnyos csavarkts esetn kialakul vals terhelseloszls: 18. bra Nagyobb mret anyknl hasznlatos terhelseloszlst javt beszrs: 19. bra Tkletes terhelseloszlst biztost anya kialaktsa: 20. bra Nagy nylkpessg, magra gyengtett, vltoz keresztmetszet csavar: 21. bra Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 16. oldal Feszltsgtorlds cskkentse gmbfellettel ill. ktkrves tmenettel: 22. bra Feszltsgtorlds cskkentse a fejbe bevitt tmeneti lekerektssel: 23. bra Lgy anyagban tarts anyamenet ksztse ENSAT-betttel (24. bra) s Heli-Coil-betttel (25. bra): 24. bra 25. bra Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 17. oldal Differencilmenet: A differencilmenet kt klnbz menetemelkeds, de rendszerint egyirny, egyetlen alkatrszen kialaktott menet. Finom mozgsokat ltrehoz s ktgpelemknt is hasznljk. 26. bra Differencilmenet 2.9 MOZGATORS Amozgatorskkalorsirnynyom-vagyhzertvihetnkt.Amenetekbergdstaz rintkez meneteken a palstnyoms (p) cskkentsvel rhetjk el: pFzd Dpmeg= |\

|| 2 24 4 Mivelnagyszmmenetesetnaleggondosabbmegmunklssalsemlehetelrniaz egyenletes terhelseloszlst, gy az anyt legfeljebb 10 menettel kszthetjk. Az anya hosszsgt (m) a menetek szma (z) s emelkedse (p) egyrtelmen meghatrozza: ipz m =ahol i a menetbekezdsek szma. Gpelemek, gptervezs I.Tantrgyi segdlet s feladatgyjtemny 18. oldal 2.10 CSAPSZEGEK, SZEGEK, RGZTELEMEK 27. bra Csapszegtpusok A csapszegek ignybevtele ltalban hajlts: 28. bra Csapszegre hat erk ( ) MF l s F l Fl sh = +|\

|| = + 2 2 2 2 4 82Afelletiterhelstahengeresfelletvetletrekellszmtani,sazellenrzstazsszes ignybevett felletre el kell vgezni: - rdfejre:pFl dpmeg=