Projektni zadataksdgsdg

8/17/2019 Projektni zadataksdgsdg

1/31

Mašinski fakultet Sarajevo

Izbor materijala i analiza havarija

Ple an Medina

Sejdinovi Zijada

Bodova:

od max 60

Datum kolokvija i prezentacije:18.06.2015.

Predmetni nastavnik, Predmetni asistent:Doc. dr. Ismar Hajro, v. asist. Petar Tasić

Datum izdavanjaMart 2015

Naziv projektnog zadatkaN LIZ H V RIJE UREDSKE STOLICE

Mašinski fakultet Sarajevo | Katedra za mašinski proizvodni inženjering | Izbor materijala i analiza hava

Projektni zadatak


2/31

Podaci o pregledima i predaji rada:

Datum izdavanjaDatum prvog pregledaDatum predaje konačne verzijePredat štampan i uvezan

PDFdoc/docxliteratura (elektronski)

Postignuti bodovi:

Stavka bodova od max

P i s a n

i d i o

KvalitetSlike 5Tabele 5Tekst 5

Pristup izradi 5Literatura 5Forma 5

P r e z e n

t a c

i j aKvalitet prezentacije 6Čita pri prezentovanju DA/NE 2

Prekoračenje vremena prezentovanja(max 15min)

2

K o

l o k v

i j

Opšti dojam 20

Ukupno 60

Napomene:

P o z

i t i v n o

N e g a

t i v n o


3/31

1/31

Sadržaj

1 Uvod ................................................................................................................................................... 3

2 Komponente i karakteristike analizirane uredske stolice .................................................................... 5 3 Osobine materijala analizirane uredske stolice .................................................................................. 8

3.1 Akrilnitril-butadien-stiren ............................................................................................................... 8

3.2 Polietilen ....................................................................................................................................... 9

3.3 Polipropilen .................................................................................................................................. 9

3.4 Poliuretan ................................................................................................................................... 10

4 Opis loma dijelova uredske stolice ................................................................................................... 11 4.1 Nalaz nakon havarije .................................................................................................................. 12

4.2 Snimak stanja ............................................................................................................................. 12

4.3 Nehavarisana stolica .................................................................................................................. 18

4.4 Hipoteza havarije ....................................................................................................................... 21

4.5 Pojedinačna ispitivanja ............................................................................................................... 21

4.6 Ocjena rezultata ispitivanja ........................................................................................................ 26

5 Zaključak ........................................................................................................................................... 27 6 Literatura ........................................................................................................................................... 29


4/31

2/31

Sažetak

U okviru ovog projektnog zadatka je prikazana analiza uzroka loma (havarije) nosača naslona uredskestolice. U uvodnom dijelu ovog rada je dat kratki osvrt na razvoj uredskih stolica i podjelu premapotrebama korisnika. Nakon toga je su detaljno opisane komponente analizirane uredske stolice i njenetehničke karakteristike, kao i funkcije pojedinih dijelova. Opisani su i razlozi izbora određenih materijalaza različite dijelove stolice. U okviru analize loma nosača naslona su opisani eksploatacioni uslovi ukojima je došlo do loma. Postavljena je hipoteza o uslovima i toku havarije, koja je kasnije bilapredmetom dokazivanja ili osporavanja. Pri tome su u obzir uzeti eksploatacioni uslovi u momentu loma,analiza stanja i izgled oštećenih dijelova nosača naslona i mehaničke osobine korištenih materijala.Izvršen je analitički proračun napona u kritičnim presjecima i vrijednosti upoređene sa vrijednostimadobijenim ispitivanjem materijala. Dodatno, izvršeno je poređenje stanja havarisane stolice saidentičnom stolicom koja je trenutno u eksploataciji, kako bi se upotpunila slika o razlozima loma nosačanaslona. Bazirano na svemu što je urađeno, izloženi su razlozi nastanka loma i sam tok loma nosačanaslona uredske stolice.

Ključne riječi : uredska stolica, naslon stolice, sjedalo stolice, lom, havarija, osobine materijala


5/31

3/31

1 Uvod

Stolica je komad namještaja za sjedenje napravljen sa sjedalom, naslonom za leđa, i određenim brojemnogu, koje omogućavaju stabilnost i kretanje. Prema nekim izvorima, jedan od najranijih izumiteljauredske stolice je biolog Charles Darwin, koji je montirao točkiće na svoju stolicu kako bi mogao da bržepristupi uzorcima. U XX vijeku javila se potreba modernog čovjeka, bilo u uredu, bilo u neformalnimsituacijama, za udobnom stolicom koja je dovela do razvoja industrijskog dizajna. [1]Smatra se da je Herman Miller napravio revoluciju u dizajnu uredskih stolica, sa svojom tzv. Aeronstolicom iz 1994. Slika 1.1 prikazuje izgled ove stolice. U njenoj je učestvovala ekipa stručnjaka, koja jeuključivala dizajnere i ortopede, a učestvovalo je i preko dvije stotine ljudi prema čijem položaju tijela jestolica pravljena. Aeron stolica je kao redovni eksponat izložena u muzeju modernih umjetnosti.

Slika 1.1: Aeron uredska stolica, dizajnirana 1994. godine [1]

Herman Miller uredske stolice se i danas proizvode i prodaju, a Slika 1.2 prikazuje neke od tih stolica.

Slika 1.2: Herman Miller uredske stolice [1]

Uredska stolica je stolica dizajnirana tako da omogući što udobnije sjedenje u uredu, odnosnoza računarom. Odlikuje se pokretnim naslonom i mogućnošću okretanja za 360°. Uredske stolice suprilagođene uredskom okruženju sa mogućnošću kretanja korisnika i udobnosti, bitne zbog dugotrajnog

sjedenja na radnom mjestu. Da bi se postigla ova svrha, uredske stolice treba da imaju podesiv naslonza ruke i leđa, kao i sjedalo. Najjednostavnija podjela uredskih stolica bila bi na direktorske,administracijske uredske stolice i uredske stolice za širu upotrebu (slika 1.3).


6/31

4/31

Slika 1.3: Direktorska (lijevo), administracijska stolica (sredina) i uredska stolica za širu upotrebu (desno) [1]

Povezane aktivnosti, koje podrazumijevaju analizu i istraživanje, kao i brojne dužnosti, privatnesastanke, korištenje računara i mnoge psihološke probleme na radnim mjestima zahtijevaju i poboljšanefizičke i mentalne uslove kod rukovodioca tih firmi. Jedan od tih uslova je i namještaj koji se koristi, aprimjer je direktorska stolica (Slika 1.3 lijevo). Manje kreativnih i raznovrsnih aktivnosti, što bi značilo imanje potrebnog komfora odnosi se na administrativne poslove pa se to odražava i na uslove rada.Stolice koje se koriste u tim prilikama su administrativne (Slika 1.3 u sredini). Stolice koje se koriste uuredima osoba koje obavljaju poslove sa kupcima „licem u lice“ ili poslove koji zahtijevaju samotelefonske razgovore su ujedno i stolice za širu upotrebu (Slika 1.3 desno). [1]Prije više od 15 godina je počela standardizacija uredskih stolica, a jedan od prvih standarda kojidefiniše uredske stolice bio je BS EN 1335. Dio standarda BS EN 1335-1 odnosi se na stoliceopremljene mehanizmom za sinhrono podešavanje nagiba naslona i sjedišta, i sastavljen je iz tri dijela.Prvi dio definiše dimenzije uredskih stolica (potrebne za osiguranje dimenzione stabilnosti), drugisigurnosne zahtjeve, dok treći definiše metode ispitivanja sigurnosti uredskih stolica.Ovaj standard stolice koje su obuhvaćene njegovim prvim dijelom dijeli na tri tipa - tip A, B i C:

Nagib naslona stolica tipa A se moguće je podešavati u iznosu od najmanje 6°. Visina sjedalastolica ovog tipa je minimalno 400 mm, a obim podesivosti 120 mm. Širina sjedala također morabiti podesiva. Za ovaj tip stolice naslon je nezavisan od sjedala.

Tip B stolice može imati naslon nezavisan od sjedišta ali to nije obavezno. Dimenzije su sličnetipu stolice A, s tim da je visina sjedala kod stolica ovog tipa minimalno 420 mm. Obimpodesivosti je također 120 mm.

Tip C uredskih stolica ima povezan naslon i sjedište. Nema podesivog kretanja naslona i smanjen je obim podesivosti sjedala (iznosi 80-100 mm). Ima veću dubinu sjedala u odnosu na ostaletipove. Stolice ovog tipa koje mogu biti glomaznije od prethodnih i imaju presvlake preko cijelestolice, izuzevši mehanizam za podešavanje sjedišta. [2]

Iz opisa stolica, možemo zaključiti da tip A približno odgovara uredskim stolicama za širu upotrebu, tip Badministracijskim, a tip C direktorskim stolicama.Osim pomenutog, i sljedeći standardi obuhvataju različite aspekte dizajna i konstrukcije uredske stolice:

BAS CEN/TS 15186:2012 (Ocjenjivanje otpornosti površine na grebanje), BAS EN 1021-1:2002 (Procjena zapaljivosti tapaciranog namještaja), BAS EN 1022:2002 (Određivanje stabilnosti), BAS EN 12721:2002 (Ocjenjivanje otpornosti površine prema toploti sa vlagom), BAS EN 14465/A1:2012 (Tekstil, tkanine za tapaciranje, specifikacija i metode ispitivanja), BS EN ISO 9241-1:1999 (Ergonomski zahtjevi za rad u uredima), EN ISO 9241-5 (Određivanje materijala za uredske stolice). [3]


7/31

5/31

2 Komponente i karakteristike analizirane uredske stolice

Analizirana uredska stolica (Slika 2.1) je sastavljena od više dijelova: sjedala, osnove, naslona,mehanizma za kontrolu sjedala, elastične navlake i točkića. Sjedalo i naslon se smatraju glavnimergonomskim dijelovima pa prema tome pri njihovom konstruisanju treba voditi računa o udobnosti iestetici, dok dijelovi poput osnove, točkića i mehanizma za kontrolu sjedala ne zahtijevaju estetiku negomogućnost što boljeg kretanja. Mehanizam za kontrolu sjedala je najzahtjevniji sa aspekta konstruisanjai projektovanja, jer je potrebno da ima što bolju mogućnost podešavanja, a da se lako i bez ikakvihdodatnih komplikacija koristi od strane kupca. Materijali od kojeg je izrađen ovaj mehanizam su različitevrste čelika. Slike i opisi svakog dijela pojedinačno prikazuje tabela 2.1.

Slika 2.1: Izgled analizirane stolice prije doživljene havarije

Slika 2.2 prikazuje sklop stolice, sa koje su skinuti sjedalo i naslon, kako bi se jasnije vidio položajnosača naslona i sjedala, i vijaka kojima su povezani, a koji će u nastavku biti analizirani.

Slika 2.2: Sklop stolice sa koje su skinuti sjedalo i naslonjač


8/31

6/31

Nosač sjedala stolice napravljen je od čeličnog lima debljine 2,5 mm, oblikovanjem u toplom stanju.Vrsta čelika od koje je izrađen nije poznata. Osnova nosača sjedala dobijena je kombinacijom postupakaprosijecanja, savijanja, probijanja i zasijecanja. Prosijecanje predstavlja postupak obrade plastičnomdeformacijom, pri kojem se materijal razdvaja po zatvorenoj konturi i prosječeno jezgro je otpadak, aostatak radni komad. Probijanje je također materijal razdvojen po zatvorenoj konturi, ali u ovom slučaju je prosječeno jezgro otpadak, a ostatak radni komad. Zasijecanje je postupak obrade plastičnomdeformacijom pri kojem se materijal razdvaja po otvorenoj konturi. Postupkom zasijecanja dobivene sumetalne ušice na nosaču sjedala, koje su potom savijene kako bi se dobio njihov konačan oblik. Ometalnim ušicama bit će govora u nastavku projektnog zadatka. Na ovako dobijen nosač je postupkomelektrolučnog zavarivanja spojen limeni profil (iste debljine lima) koji služi kao držač plinskog podizača.Nosač naslona je dobijen operacijama šavnog zavarivanja i obrade plastičnom deformacijom savijanja.Kvadratni profil od kojeg je napravljen ovaj dio je šavna cijev (debljine stjenke 2,5 mm), koji je nakonpostupka šavnog zavarivanja valjanjem preoblikovana u profil dimenzija 32×16 mm, te je tako dobijenapravougaona šipka savijanjem oblikovana na konačan oblik. Operacija zavarivanja (elektrolučnog)primijenjena je i za spajanje cilindričnog dijela na sami vrh ovog nosača, koji služi za držanje naslonjača.

Tabela 2.1: Opis komponenti analizirane uredske stolice (komponente nisu u razmjeri)

Mehanizam za kontrolu sjedala i naslona. Spajasjedište, naslon i osnovu. Koristi se za podešavanjevisine sjedala i položaja naslona, a podešava se odstrane korisnika pritiskom ručice (visina sjedišta),odnosno samim položajem tijela (položaj naslona).Materijal od kojeg je napravljen je čelik (različite vrste).

Elastična presvlaka. Navučena je na dio mehanizmaza kontrolu sjedala. Uloga ovog dijela je isključivoestetska. Izrađen je od polipropilenske plastike.

Sjedalo stolice. Pri izradi ovog dijela se vodi računa oudobnosti kod sjedenja. Zbog toga je izrađen od slojaPU spužve i poliestera.

Osnova. Osnova je dio koji je opterećen cijelomtežinom korisnika i svojim izgledom treba da doprinosiestetici proizvoda. Najčešće se izrađuje od ABSplastike.

Točkići. Ravnomjerno su raspoređeni na način danajlakše omogući pomjeranje stolice. Izrađuju se odistog materijala kao i osnova.

Naslon stolice. Omogućava naslanjanje leđa

korisnika. Zbog udobnosti presvlači se spužvom iplatnom.


9/31

7/31

Materijali koji su korišteni za izradu ostalih dijelova ove stolice su: čelik (različite vrste, nepoznatog hemijskog sastava), ABS plastika, polietilen, PE polipropilen, PP poliuretan, PU .

Masa analizirane uredske stolice je 5,5 kg, a njene dimenzije i maksimalna moguća pomjeranja prikazujeSlika 2.3.

Slika 2.3: Dimenzije i maksimalna moguća pomjeranja stolice (1 – naslon, 2 – sjedalo)

Ove dimenzije će biti iskorištene prilikom kasnijih proračuna opterećenja i napona.


10/31

8/31

3 Osobine materijala analizirane uredske stolice

Za potrebe uredskih stolica, ergonomiju, estetiku i funkcionalnost najadekvatniji materijali su oni kojimogu da izdrže opterećenja kojima je stolica u toku svoje eksploatacije izložena, a da omoguće lakočišćenje i udobnost korisnika. Upotrijebljeni materijali koji bi trebali da zadovolje navedene uslove, a kojisu odabrani za izradu analizirane uredske stolice, su od tri vrste plastike, poliester, poliuretan i čelik.Osobine čelika, poput tvrdoće i čvrstoće, navedene u radu su dobijene tek nakon ispitivanja sarazaranjem, jer prodavač iste nije dokumnetovao niti izdao kupcu.

3.1 Akrilnitril-butadien-stiren

Akrilnitril-butadien-stiren (ABS) je termostabilna plastika u pogledu dimenzija, kruta je i ima dobruudarnu, abrazivnu i hemijsku otpornost, čvrstoću i žilavost (posjeduje dobre osobine otpornosti nahabanje i mehaničke udarce), uz nisku temperaturnu dilataciju. I pored ovih osobina dobro je obradiva.Zbog ovakvih osobina, ali prvenstveno otpornosti na habanje, mehaničke udarce i hemijske uticaje,koristi se kao materijal za dijelove na stolici kao što su osnova i podešivač na mehanizmu za sjedenje.Za osnovu sa točkićima se koristi isključivo zbog toga što je ona podložna svakodnevnom kretanju potvrdim podlogama i zbog toga što podnosi cijelo opterećenje stolice. Dio podešivača na mehanizmu zasjedenje se izrađuje takođe od ABS plastike, jer je ostali dio mehanizma spojen čeličnim vijkom (koji imadosta veću tvrdoću od svih vrsta plastike), pa je zbog toga ABS, kao jedna od najtvrđih, pogodna.Nedostatak ABS plastike je taj što se jako teško lijepi, što se može primijetiti i na dijelovima stolice, kojisu uglavnom za ostale dijelove zapravo povezani vijcima.

Tabela 3.1: Osnovne karakteristike ABS plastike [4]Gustina 1,05-1,06 g/cm3 Zatezna čvrstoća 35-55 MPaTvrdoća (Rockwell, skala R) 60-115 (prema ASTM D785)Radna temperatura 75-90 °COstale osobine Nije otrovna.

Teže se lijepi.

Ova plastika se najčešće obrađuje ekstrudiranjem, injekcionim presovanjem i istiskivanjem, a uglavnomse primjenjuje za dijelove namještaja, automobila, električnih aparata i računara.

Slika 3.1: Dijelovi uredske stolice napravljeni od ABS plastike (točkovi, nosači točkova i kućište regulatora)


11/31

9/31

3.2 Polietilen

Polietilen (PE) je jedna od, po osobinama, najraznovrsnijih plastika čije osobine zavise od sastavasupstanci koje se dodaju radi poboljšanja potrebnih osobina. Ima dobre tehničke osobine kao što suotpornost na habanje i na mehaničke udare. Izuzetno je izdržljiva i lako se može reciklirati.

Tabela 3.2: Osnovne karakteristike polietilena [4]Gustina 1,02 g/cm3 Zatezna čvrstoća 41 MPaTvrdoća (Rockwell, skala R) 65-80 (prema ASTM D785)Radna temperatura 70 °COstale osobine Zapaljiv.

Procesi obrade su najčešće kao i kod ostalih plastika (injekciono presovanje i ekstrudiranje), a primjena je u industriji namještaja, pri izradi kofera, žica i medicinske opreme. Mehaničke osobine polietilena sunešto manjih vrijednosti nego one kod ABS plastike, naročito u pogledu tvrdoće, ali su zato izraženijeosobine elastičnosti, pa se zbog toga koristi za izradu naslona i dijela koji pričvršćuje naslon namehanizam za sjedenje. Funkcija tih dijelova na stolici je odgovorna u pogledu korisnika. Potrebno je dabudu dovoljno čvrsti da izdrže naslanjanje a u isto vrijeme i kretanja lijevo-desno, gore-dole dok korisniksjedi. Takve zahtjeve ispunjava polietilen koji prema osobinama daje dovoljnu čvrstoću i elastičnost.

Slika 3.2: Dijelovi uredske stolice napravljeni od polietilena (naslonjač i poklopac nosača naslona)

3.3 Polipropilen

Polipropilen (PP) je neprovidna plastika, ima visoku čvrstoću, relativno dobro je termootporna, i imaodličnu otpornost na koroziju. Koristi se u nekoliko industrijskih procesa zbog svojih dobrih električnih,hemijskih i mehaničkih osobina. Izolacione osobine čine ovu plastiku materijalom koji se može koristiti itamo gdje postoji elektrostatički elektricitet.

Tabela 3.3: Osnovne osobine polipropilena [4]Gustina 1,00-1,02 g/cm3 Zatezna čvrstoća 35-50 MPaTvrdoća (Rockwell, skala R) 45-75 (prema ASTM D785)Radna temperatura 55-80 °COstale osobine Otporna na prodor mikroorganizama.

Velika otpornost na deterdžente pri temperaturi od 70 °C.Zbog svoje niske gustoće, pluta na vodi.


12/31

10/31

Ova plastika može da se obrađuje injekcionim presovanjem ili ekstrudiranjem a najčešće se primjenjujeza namještaj, posude i dječje igračke. Polipropilenska plastika je specifična po tome što se njen hemijskisastav može mijenjati i pomoću toga prilagođavati funkciji nekog dijela. Iako raspon tvrdoće ove plastikemože biti veliki, njene elastične osobine su veće od većine ostalih vrsta plastike. Koristi se za izradurebrastog elastičnog dijela koji se nalazi oko nosača naslona (slika 3.3) i zbog svojih osobina dobreobradivosti pomaže ljepšem izgledu.

Slika 3.3: Polipropilenski dio uredske stolice (obloga nosača naslonjača)

3.4 Poliuretan

Poliuretanska (PU) spužva je materijal koji omogućava da tapaciranje proizvoda bude lagano i higijenskiprihvatljivo. Osnovne osobine ove spužve su izuzetan stepen elastičnosti i mala trajna deformacija (kojase javlja tek nakon relativno dugog perioda izloženosti deformaciji). Hemijski sastav poliuretanskihspužvi je najčešće izocijanat kao prva komponenta, a drugu komponentu čini poliol (odnosno polieter) ilipoliester. Spužve koje su izrađene na bazi polietera imaju bolje osobine za razliku od spužvi na bazipoliestera.Fizičke karakteristike kao što su elastičnost, relativno mala masa, širok dijapazon tvrdoća, dobraotpornost na mehaničko opterećenje čine PU spužvu jednim od najupotrebljivijih materijala. Sjedište i

naslon su dijelovi stolice obloženi PU spužvom.Tabela 3.4: Osnovna svojstva PU spužvi [5]

Gustina 16-1.100 kg/m3(zavisno od gustine, postoje različiti tipovi spužvi, koji seobilježavaju dodavanjem različitih boja)

Ostale osobine Ima mogućnost nosivosti i podupiranja težine korisnika.Pruža udobnost tokom upotrebe.

Slika 3.4: Dijelovi uredske stolice napravljeni od PU spužve, sjedalo (gore) i naslon (dole)


13/31

11/31

4 Opis loma dijelova uredske stolice

Prilikom havarije, došlo je do loma nosača sjedala i nosača naslona stolice na mjestu njihovog kontaktasa drugim dijelova stolice. Položaj ovih dijelova u sklopu uredske stolice prikazuje slika 2.2. Ova dvadijela, kako se to i na slici može vidjeti, spojena su vijcima 1 i 2, čija će tačna uloga biti opisana kasnije.Da bi se detaljnije razumio tok havarije, kao i način i razmjere oštećenja dijelova mehanizma stolice, za

poređenje će biti korištena stolica koja još nije doživjela havariju (u nastavku teksta: nehavarisana). Tastolica je u svakom aspektu izgleda i konstrukcije potpuno identična havarisanoj, i u upotrebi je petgodina u identičnim uslovima u kakvima je korištena havarisana stolica.Prilikom analize havarije stolice, slijedit će se tok analize havarije definisan procedurom po VDI 3822(slika 4.1). Na ovaj način se osigurava sistematičan pristup koji vodi sigurnim zaključcima o razlozimaloma dijelova mehanizma.

Slika 4.1: VDI 3822 procedura analize havarije [6][7]

Fotografije su korištene za dokumentovanje stanja dijelova nakon loma. Najvećim dijelom su zaključci otoku havarije i njenim uzrocima bazirani na analizi izgleda loma konstrukcije i deformacije dijelova,budući da se radi o relativno jednostavnoj konstrukciji. Pažljivo posmatranje dijelova omogućava detaljanuvid u ponašanje dijelova prije loma.Prilikom opisa pojedinih dijelova bit će korišteni termini gornja , odnosno donja strana dijela. Strane sudefinisane kao takve na osnovu prirodnog položaja stolice u toku njene upotrebe. Tako je gornja strananosača sjedala ona koja je u kontaktu sa sjedalom, dok je njegova donja strana ona koja je okrenutaprema podu.


14/31

12/31

4.1 Nalaz nakon havarije

Makroskopski gledano, prilikom havarije stolice došlo je loma dva dijela: nosača sjedala stolice, slika 4.2, na mjestu gdje se ostvaruje kontakt sa vijkom mehanizma za

regulaciju krutosti naginjanja (vijak 2, slika 2.2), uz dodatne vidljive pukotine, trošenje materijala iplastičnu deformaciju, i

nosača naslona stolice, slika 4.3, na mjestu gdje se veže na nosač sjedala uz pomoć vijka 1(slika 2.2), uz dodatno vidljivu plastičnu deformaciju.

Slika 4.2: Nosač sjedala stolice nakon loma na mjestu veze sa mehanizmom za regulaciju krutosti

Slika 4.3: Lom nosača naslona stolice na mjestu veze sa nosačem sjedala stolice

Konstruktivna specifičnost je nedostatak odgovarajuće amortizacije udara (naglih skokova uopterećenju) do kojih dolazi prilikom sjedanja na stolicu. Drugi problem konstruktivne prirode, koji senameće sam po sebi je nedostatak amortizacije ugaonih kretanja naslova. Ovo je stolica kojaomogućava naginjanje oko dvije ose (slika 2.3), pri čemu ne postoji ogovarajući mehanizam koji bikoristio opruge ili elastične elemente za ograničenje kretanja.

4.2 Snimak stanja

Uredska stolica koja je predmet analize je bila u upotrebi deset godina, prije nego je došlo do lomanjenih komponenti. Korištena je unutar projektovanih eksploatacionih uslova. Temperature kojima je bilaizložena u toku svoje upotrebe kretale su se u intervalu od 15 do 30 °C, u suhom okruženju (bezkondenzacije).Osoba koja ju je koristila ima masu 85 kg, a stolica tokom upotrebe nije bila izloženanamjernom preopterećivanju niti je bila nenamjenski korištena.Nažalost, iako je ovo stolica koja je među najrasprostranjenijim, i u upotrebi u stotinama ustanova, nemakvantitativnih, pa čak ni kvalitativnih, podataka o materijalima koji se koriste za njenu izradu. Proizvođač


15/31

13/31

ne isporučuje certifikate o ograđenim materijalima uz stolicu, i ovo zapravo nije neuobičajena praksa.Nije bilo moguće pratiti materijal do mjesta proizvodnje. Ovo je onemogućilo poređenje sa podacima kojenavodi i propisuje standard u vezi sa osobinama koje materijal za izradu dijelova mora posjedovati.Dijelovi koji su doživjeli lom su opterećeni kad god je stolica u upotrebi, i pri tome trpe različitaopterećenja. Neka od njih nisu od interesa za dalje razmatranje. Na nekoliko narednih strana će bitipredstavljeni rezultati snimka stanja tih dijelova, kao i detaljnije opisana njihova opterećenja od značajaza tok havarije.

4.2.1 Nosač sjedala stolice

Kako bi se bolje opisao lom nosača sjedala, dat je njegov izgled prije havarije (slika 4.5), i označenelinije po kojima je došlo do loma. Izgled nosačanakon loma prikazuje slika 4.5, i na njoj se vide detaljiizgleda prelomne površine.

Slika 4.4: Mjesto na kojem je došlo do pucanja nosača sjedala (crvenom bojom su označene linije pucanja)

Sa slike se može vidjeti da je jedan dio materijala, koji se nalazio desno od vijka 2 (vijak mehanizma zapodešavanje krutosti naginjanja), potpuno otkinut. Slika 4.5 prikazuje izgled prelomnih površina.

Slika 4.5: Izgled prelomne površine nosača sjedala stolice: pravci smicanja (lijevo) i smaknute površine (desno)Na prelomnim površinama nema izraženih tragova plastične deformacije pa bi se ovaj lom mogaookarakterisati kao krti. Međutim, u obzir treba uzeti činjenicu da su prisutne značajne plastičnedeformacije uzrokovane dugotrajnim kontaktom i habanjem dijelova (vijka 2 i nosača), posebno izraženona mjestu nalijeganja glave vijka.Na osnovu izgleda prelomne površine može se zaključiti da je došlo do loma uslijed smicanja u dvapravca, kako prikazuje slika 4.5 lijevo. U zadnjim fazama loma je bilo prisutno i savijanje, što se vidi popukotinama koje se šire prema unutrašnjem dijelu nosača i po tome što su površine smaknute jedna uodnosu na drugu za približno 20 stepeni.Iako površine loma uslijed smicanja nemaju izražene znakova plastične deformacije, plastičnodeformisanje habanjem je vidljivo na mjestima u blizini tih površina (slika 4.6), odnosno mjestunalijeganja glave vijka 2 na nosač sjedala stolice. Plastična deformacija uslijed habanja je dovela i dosmanjenja debljine lima nosača na kritičnim presjecima za oko 0,5 mm, na 2,0 mm (slika 4.5, desno).


16/31

14/31

Slika 4.6: Izgled prelomne površine nosača sjedala stolice, gledano sa gornje strane

Kako prikazuje slika 4.2, može se vidjeti da su tragovi habanja i plastičnog deformisanja prisutni i nadrugim dijelovima ove komponente stolice. Jasniji prikaz mjesta na kojima je prisutno habanje daje slika4.7. Tačno ovakav raspored pohabanih područja definiše mogućnost podesivosti uredske stolice,odnosno zakretanja prema nazad, lijevo i desno. Tokom pomjeranja nosača naslona prema nazad, štosu u toku upotrebe stolice stalno dešava, horizontalni dio tog nosača djeluje silom pritiska na nosačsjedala unutar područja označenog crvenom linijom (slika 4.7).

Slika 4.7: Habanje na nosaču sjedala havarisane stolice

Spomenuta sila pritiska koncentrisana je na površini. Povećanjem ugla zakretanja naslona stolice,površina kontakta između ova dva elementa se smanjuje, pa se pri maksimalnim uglovima pomjeranjapraktično može smatrati kako ovaj kontakt više nije površina nego linija, pa čak i tačka (jer je habanjeneravnomjerno i nejednako po cijeloj površini). Zona u kojoj je ovo habanje najizraženije je označenažutom bojom (slika 4.7).Prilikom zakretanja naslona stolice u lijevu ili desnu stranu, sila pritiska nosača naslona o nosač sjedalastolice koncentrisana je na površinama označenim zelenom bojom (slika 4.7). Prilikom maksimalnihuglova zakretanja u lijevu i desnu stranu, kontakt između nosača sjedala i naslona svodi se na tačku ili

veoma malu površinu. Zbog malih površina na kojima djeluju sile, pritisci koji su dovoljno veliki daplastično deformišu materijal i izazovu habanje dijelova. Pri ovome je mekši sloj zaštitne boje (debljine0,3 mm) u potpunosti uklonjen habanjem, i tek je onda nastupilo habanje metalnih dijelova.


17/31

15/31

Slika 4.8 pokazuje da je u dvije tačke, u blizini ušica, habanje materijala izraženije nego na ostalimmjestima. Ovo je uzrokovano time što se pri istovremenom ugaonom zakretanju u stranu i naginjanjunosača naslona stolice prema nazad, mjesto kontakta nosača naslona stolice i nosača sjedala svodi na jako malu površinu, koju možemo smatrati tačkom. Obzirom da je površina u ovom slučaju manja nego uveć spomenutim slučajevima zakretanja isključivo prema nazad, ili isključivo u stranu, pritisci koji se naovoj površini ostvaruju bit će veći, što je na ovim dijelovima uzrokovalo intenzivnije habanje.Ovo se poklapa sa onim što ilustrira slika 4.7, gdje je očigledno da će zona u kojoj se poklapaju sva tripovršinska pritiska (označena crvenom, žutom i zelenom bojom) biti najizloženija habanju. To je upravozona u blizini ušica.Važno je naglasiti da je dubina jamica u metalu nastalih habanjem i do 0,5 mm.

Slika 4.8: Mjesta najveće pohabanosti nosača sjedala stolice

Prilikom proizvodnje, ušice se rade savijanjem, koje se uvijek radi na neki određeni radijus umjestooštrog prelaza. Taj radijus (označen žutom bojom, slika 4.8) dovodi do toga da se lim haba (troši)neravnomjerno i da dolazi do podsijecanja (označeno zelenom bojom) na mjestu kontakta sa nosačemnaslona (koji je prikazan smeđom bojom). Kako se vidi, upravo ovdje je bilo prisutno najveće habanje, dokojeg je došlo radi nemogućnosti ravnomjernoj kontakta komponenti. Ovo je u skladu sa onim što

prikazuje slika 4.7.Položaj komponenti stolice prilikom naginjanja prema nazad prikazuje slika 4.9. Na lijevoj strani slike, upoložaju kad na nosač naslona ne djeluje sila, on je sa nosačem sjedala u kontaktu površinom sve odvijka 1 do vijka 2. Djelovanjem sile, ugao nagiba se povećava, a površina kontakta smanjuje, pa tako,kako se može vidjeti na desnoj strani slike, pri dovoljno velikom uglu, površina se svodi praktično na jednu liniju.

Slika 4.9: Kontaktna površina između nosača naslona i sjedala stolice prilikom pomjeranja naslona prema nazad

Na mjestu na kojem su napravljene ušice postoji koncentracija napona, uzrokovana načinom

proizvodnje. Na tim mjestima je došlo je do stvaranja pukotina, u podnožju obje ušice, na obje njihovestrane (slika 4.10). Iako bi se analizom samog konstrukcijskog rješenja stolice moglo pomisliti kako jezbog te koncentracije napona ovo najslabije mjesto na stolici, lom ipak nije nastupio ovdje, nego naranije spomenutim mjestima.


18/31

16/31

Slika 4.10: Pukotine u podnožju ušica na nosaču sjedala havarisane stolice

Do skidanja površinske zaštite i neznatnog habanja ispod iste došlo je i na mjestima kontakta nosačasjedala stolice sa glavama vijaka koji ovaj nosač spajaju sa sjedalom. Vijci su postavljeni na krajnja četiri

ruba nosača sjedala. Slika 4.11 prikazuje izgled ovih kontaktnih površina.

Slika 4.11: Habanje površine nosača sjedala na mjestu njegovog kontakta sa glavama vijaka

4.2.2 Nosač naslona stolice

Kako je već spomenuto, do loma nosača naslona stolice došlo je na mjestu njegovog kontakta sa vijkom1. Prilikom loma je dio materijala, i to onaj na kojem se nalazio jedan od otvora za vijak 1, je potpunootkinut. Dio materijala sa suprotne strane nosača sjedala, sa drugim otvorom kroz koji prolazi vijak 1 jetakođer većim dijelom odvojen od ostatka materijala. Jasniji izgled slomljenog nosača naslona stoliceprikazuje slika 4.12. Uočljivi su tragovi habanja, plastičnog deformisanja otvora, cijepanja i kidanjamaterijala.

Slika 4.12: Izgled prelomne površine nosača sjedala stolice


19/31

17/31

Na otvoru za vijak vidljivi su značajni tragovi habanja metala, koje prikazuje slika 4.13. Ovo habanje je,kao i habanja nosača sjedala stolice (slika 4.7), posljedica mogućnosti ugaonih zakretanja naslonastolice. Stolica ne posjeduje mehanizam koji bi ograničio dozvoljena kretanje na mjeru pri kojoj još uvijekne dolazi do oštećenja njenih dijelova.

Slika 4.13: Deformacije nosača naslona i promjena oblika otvora za vijak 1

Kako se može vidjeti, došlo je do značajnog iskrivljenja stranica pravougaonog profila prije loma (kontureprije loma su prikazane isprekidanom crvenom linijom). Stranice su savijene oko dvije ose, dijelom prijeloma (primjetno po tragovima habanja) a dijelom tokom loma (primjetno po izgledu prelomne površine).Na mjestu kontakta vijka 2 sa nosačem naslona, došlo je do neznatne promjene oblika otvora kroz kojiprolazi spomenuti vijak. Slika 4.14 prikazuje izgled ovog otvora.

Slika 4.14: Izgled mjesta nalijeganja vijka 2 na nosač naslona havarisane stolice

Na unutrašnjoj strani nosača naslona stolice došlo je do pojave korozije, iako eskploatacionim uslovimanije bila izložena izrazito vlažnom okruženju. Izgled unutrašnjosti nosača naslona stolice prikazuje slika4.15. Ova pojava korozije i nije od naročitog značaja za analizu havarije stolice. Ono što se također saslike može vidjeti je i to da je profil od kojeg je izrađen ovaj nosač šavni profil, što je ranije navedeno.

Slika 4.15: Korozija na unutrašnjoj strani nosača sjedala stolice


20/31

18/31

Pojava sitnih pukotina i oštećenje površinskog sloja boje nisu direktno uticale na havariju stolice, ali subitno uticale na njen tok. One su pravi pokazatelji razloga zbog čega je došlo do havarije i šta jepotrebno promijeniti pri eventualnom ponovnom projektovanju stolice, pa se prema tome ne smijuzanemariti. Oštećenja površinskih slojeva materijala nam ukazuju na eventualnu promjenu površinskezaštite, kao i na djelovanje opterećenja većih od dozvoljenih na određenim segmentima. Takođe se naoštećenjima otvora može primijetiti da su ili tvrdoće materijala nekih dijelova bile veće od onih koje suneophodne, ili da je došlo do prevelike lokalizacije opterećenja.

4.2.3 Plastične presvlake

Glava vijka 1 i njegova navrtka nisu u direktnom kontaktu sa metalnim ušicama kroz koje prolazi, negosu na ušice navučene plastične navlake. Slika 4.16 prikazuje izgled navlaka za čelične ušice havarisanestolice.

Slika 4.16: Izgled navlaka čeličnih ušica havarisane stolice

I na plastičnim navlakama vidljiva su znatna oštećenja u vidu habanja. Međutim, kako se radi opolietilenu, nema jasno izraženih linija pucanja, već materijal izgleda raslojeno. Na strani koja je bilanaslonjena na glavu vijka 1 je primjetno najveće oštećenje (slika 4.16, desno).

4.2.4 VijciSlika 4.17 prikazuje izgled vijaka 1 i 2. Sa slike možemo vidjeti da je kod vijka 1 došlo do potpunogskidanja navoja sa približno 50 % dužine. Na vijku 2, nakon 10 godina eksploatacije, i havarije, nisuvidljive bitnije promjene, osim da je došlo do određenog oštećenja rubova kvadratnog profila njegoveglave.

Slika 4.17: Izgled vijka 1 (lijevo) i vijka 2 (desno), približno u razmjeri

Oštećenje vijka 1 u ovako velikom obimu je nešto što treba ispitati, jer je na mjestima velikog trošenja biou direktnom radijalnom kontaktu sa ušicama nosača sjedala (koje prikazuje slika 4.8) i otvorima nanosaču naslona (kako prikazuje slika 4.13). Iako je vijku smanjen korisni presjek za oko 10 % (radi se,dakle, o veoma intenzivnom habanju), lom je ipak nastupio na nosaču naslona kroz koji prolazi.

4.3 Nehavarisana stolica

Kako bi se stekao bolji uvid u mehanizme degradacije materijala i loma dijelova stolice i, posljedično,gubitka njene funkcije (havarije), za analizu je uzeta stolica koja još nije doživjela lom. Stolica je potpunoidentična havarisanoj, i bila je korištena (i još uvijek se koristi) u identičnim eksploatacionim uslovima.Njeno stanje će biti razmotreno kao korak ka definisanju tačnog toka havarije, odnosno loma dijelovastolice. Biće posmatrani isti dijelovi, i njihovo stanje upoređeno sa stanjem komponenti havarisanestolice. Pored ovoga, stanje ove stolice će služiti i za kontrolu tačnosti pretpostavki o toku havarije.


21/31

19/31

4.3.1 Nosač sjedala

Slika 4.18 prikazuje mjesto kontakta nosača sjedala nehavarisane stolice i glave vijka 2. Sa slike semože vidjeti kako je i kod ove stolice na ovom mjestu došlo do skidanja površinske zaštite, ali i do daljeghabanja metala ispod nje.

Slika 4.18: Izgled gornje strane površine nosača stolice, mjesto kontakta za vijkom 2

Da je došlo do skidanja i sloja materijala, a ne samo boje, prikazuje slika 4.19, što dovodi dopretpostavke da je ili tvrdoća vijka mnogo veća od tvrdoće materijala od kojeg je napravljen nosačsjedala ili da je u pitanju izrazita lokalizacija opterećenja i napona. S obzirom na oblik površine prije iposlije oštećenja, vjerovatnije je ovo drugo.

Slika 4.19: Pogled sprijeda na pohabane površine koje prikazuje slika 4.18

Slika 4.20 prikazuje izgled nosača sjedala koji je u upotrebi 5 godina. Sa slike možemo vidjeti kako su ina ovom nosaču prisutni određeni tragovi habanja. Sa označenih mjesta nosača sjedala stolice jeskinuta površinska zaštita, i još uvijek nije došlo do značajnog habanja metala ispod. Primjetno je da sezone habanja ipak poklapaju sa zonama habanja havarisane stolice, koje prikazuje slika 4.7.

Slika 4.20: Habanje na nosaču sjedala stolice nakon 5 godina upotrebe


22/31

20/31

4.3.2 Nosač naslona stolice

Slika 4.21 prikazuje dio nosača sjedala nehavarisane stolice. Došlo je takođe do oštećenja otvora zavijak i promjene njihovog oblika iz kružnog u eliptični, uz hladnu plastičnu deformaciju. Intenzitet ovihoštećenja znatno je manji u odnosu na ona koja posjeduje havarisana stolica, što se lako objašnjava samnogo manje vremena u eksploataciji.

Slika 4.21: Promjena oblika otvora za vijak 1 nehavarisane stolice

Osim deformacije kružnog otvora za Vijak 1, na ovom nosaču naslona nisu prisutne značajnije

deformacije geometrije, niti habanje (čak ni boja nije oštećena).4.3.3 Plastične presvlake

Plastične presvlake koje su trebale spriječiti kontakt čeličnih ušica sa čeličnim nosačem sjedala, ni kodnehavarisane stolice nisu obavile svoju funkciju na ispravan način. Sa bočne strane jedne od njih došlo je loma i otkidanja dijela materijala, kako prikazuje slika 4.22. Sa slike se može vidjeti da je riječ o krtomlomu, što govori o tome kako je ili plastičnost upotrijebljenog materijala premala, ili je bio opterećenpreko dozvoljene mjere ili je loše proizveden.

Slika 4.22: Krti lom navlake čelične ušice nehavarisane stolice

Veoma je neobično da se polietilen ovako pukao, s obzirom na to da je to relativno žilava vrsta plastike.

4.3.4 Vijci

Vidimo da je i kod stolice koja je još uvijek u upotrebi došlo do prekomjernog habanja vijka 1, odnosnodo oštećenja njegovog navoja (slika 4.23). U ovom slučaju se jasno vidi da je oštećenje nastupilo namjestima koja su u direktnom kontaktu sa metalnim ušicama nosača sjedala (označeno crvenom bojom)i otvorima na metalnom nosaču naslona (označeno zelenom bojom). Još uvijek nije došlo do izuzetnogtrošenja vijka kakav prikazuje slika 4.17, ali se ono može očekivati u nastavku eksploatacije.

Slika 4.23: Izgled vijka 1 nehavarisane stolice


23/31

21/31

4.4 Hipoteza havarije

Na osnovu izloženog, moguće je postaviti hipotezu havarije, koju će u nastavku trebati dokazati.Hipoteza uzroka ove havarije bi bila da je havarija prouzrokovana, gledano po značaju:

1. lošim konstrukcionim rješenjem veze između nosača sjedala i nosača naslona,2. izborom neadekvatnih materijala za izradu elemenata veze.

Kao sredstva za dokazivanje ili obaranje hipoteze biće: izvršen statički proračun, analitičko izračunavanje vrijednosti napona, i ispitivanje čvrstoće i tvrdoće materijala od kojih su napravljeni elementi veze.

Također, poređenjem havarisanih i nehavarisanih dijelova na dvije stolice će biti dodano potvrđena ilioborena hipoteza o toku havarije i njenim uzrocima.

4.5 Pojedinačna ispitivanja

Izvršeno je ispitivanje mehaničkih osobina (čvrstoće i tvrdoće) čelika koji je korišten za izradu nosačasjedala i nosača naslona. Radi uočenih intenzivnih plastičnih deformacija na mjestima kontakta savijcima, izvršeno je i mjerenje tvrdoće čelika oba vijaka. Mehanička ispitivanja su izvršena u Laboratorijiza mehaničko ispitivanje materijala Mašinskog fakulteta u Sarajevu.Dodatno, izvršen je i analitički proračun napona na karakterističnim presjecima. Potpunije rješenje bi bilanaravno simulacija loma upotrebom nelinearne analize konačnim elementima. Međutim, takva analizazahtjeva mnogo više podataka od onih koji su na raspolaganju, posebno o materijalu. Analitičkiproračun, koliko god da je jednostavan, ipak je dovoljan pokazatelj ispravnosti postavljene hipoteze.

4.5.1 Ispitivanje čvrstoće i tvrdoće materijala nosača sjedala i naslona

Da bi se utvrdile potrebne mehaničke osobine materijala upotrijebljenih za izradu nosača naslona isjedala stolice te vijaka, u Laboratoriji Mašinskog fakulteta Sarajevo izvršena su ispitivanja zatezanjem

na kidalici i mjerenja tvrdoće. Ispitivanje tvrdoće provedeno je za materijal svakog od navedenihelemenata, dok je ispitivanje zatezanjem izvršeno za materijal nosača naslona i sjedala.Epruvete za ispitivanje zatezanjem su dobijene isijecanjem traka iz nosača sjedala i naslona,maksimalnih dimenzija koje su se mogle dobiti. Uložen je svaki mogući napor da priprema epruveta injihove dimenzije ispunjavaju uslove propisane standardom BAS ISO 6891-1:2009 (Metalni materijali –ispitivanje zatezanjem na sobnoj temperaturi), Aneks B (koji se odnosi na limove debljine 2,5 mm), i utome se uspjelo. Rezultati ispitivanja su također u skladu sa spomenutim standardom [8].Ispitivanje tvrdoće je izvršeno metodom Vickers, po standardu BAS ISO 6507-1:2005 (Metalni materijali – Ispitivanje tvrdoće po Vickersu – Dio 1: Ispitna metoda) [9]. Za ovo ispitivanje su iskorišteni uzorciisječeni iz nosača, dok su vijci uzdužno izbrušeni i ispolirani.Za ispitivanje mehaničkih karakteristika nosača sjedala stolice, korištene su dvije epruvete. Prvo je

određena njihova tvrdoća, a zatim su podvrgnute ispitivanju zatezanjem. Dimenzije epruveta imehaničke karakteristike dobivene navedenim ispitivanjima prikazuju tabela 4.1 i tabela 4.2.

Tabela 4.1: Dimenzije, karakteristike čvrstoće i plastičnost prve ispitane epruvete nosača sjedalaPočetne dimenzije epruvetea 0 × b0 [mm] Debljina × širina epruvete 2,03 × 18,05

A0 [mm2] Površina poprečnog presjeka epruvete 36,64L0 [mm] Dužina epruvete 30,00Karakteristike čvrstoćeR v Granica tečenja 267,46R m Zatezna čvrstoća 335,69Dimenzije epruvete nakon lomaL1 [mm] Dužina epruvete 38,00 Δ l [mm] Prekidno izduženje epruvete 08,00Karakteristike plastičnostiδ [%] Procentualno izduženje 26,16


24/31

22/31

Tabela 4.2: Dimenzije i karakteristike čvrstoće i plastičnosti druge ispitane epruvete nosača sjedalaPočetne dimenzije epruvetea 0 × b0 [mm] Debljina × širina epruvete 2,01 × 16,60

A0 [mm2] Površina poprečnog presjeka epruvete 33,36L0 [mm] Dužina epruvete 30,00Karakteristike čvrstoćeR v Granica tečenja 263,78

R m Zatezna čvrstoća 335,69Dimenzije epruvete nakon lomaL1 [mm] Dužina epruvete 37,80 Δ l [mm] Prekidno izduženje epruvete 07,80Karakteristike plastičnostiδ [%] Procentualno izduženje 20,00

Rezultati ispitivanja tvrdoće za obje epruvete su isti, a njihove vrijednosti, zajedno sa ostalim veličinamabitnim za ispitivanje, prikazuje tabela 4.3.

Tabela 4.3: Vickersova tvrdoća ispitanih epruveta nosača sjedalad 1 [mm] Dijagonale otiska 0,265

d 2 [mm] 0,265d [mm] Srednja vrijednost dijagonala 0,265F [N] Ispitna sila 49,03HV5 Tvrdoća po Vickersu 132

Dozvoljeni površinski pritisak iznosi približno jednu trećinu napona tečenja materijala [9], odnosno:

d v10,33 0,33 267,46 263,78 88,45 MPa2

p R (4.1)

Iz nosača naslona stolice isječena je jedna epruveta i na osnovu nje izvršeno mjerenje karakteristikačvrstoće, plastičnosti i tvrdoće. Rezultate tih ispitivanja prikazuju tabela 4.4 i tabela 4.5.

Tabela 4.4: Dimenzije i karakteristike čvrstoće i plastičnosti ispitane epruvete nosača naslonaPočetne dimenzije epruvetea 0 × b0 [mm] Debljina × širina epruvete 1,60 × 14,39

A0 [mm2] Površina poprečnog presjeka epruvete 23,03L0 [mm] Dužina epruvete 30,00Karakteristike čvrstoćeR v Granica tečenja 304,03R m Zatezna čvrstoća 382,20Dimenzije epruvete nakon lomaL1 [mm] Dužina epruvete 37,00 Δ l [mm] Prekidno izduženje epruvete 07,00Karakteristike plastičnostiδ [%] Procentualno izduženje 23,33

Dozvoljeni površinski pritisak iznosi približno jednu trećinu napona tečenja materijala odnosno:d v0,33 0,33 304,03 101,24 MPa p R (4.2)

Tabela 4.5: Vickersova tvrdoća ispitane epruvete nosača naslonad 1 [mm] Dijagonale otiska 0,241d 2 [mm] 0,241d [mm] Srednja vrijednost dijagonala 0,241F [N] Ispitna sila 49,03HV5 Tvrdoća po Vickersu 160


25/31

23/31

4.5.2 Ispitivanje tvrdoće vijaka

Karakteristike čvrstoće vijaka nisu ispitivane, jer nisu od naročitog značaja za analizu havarije stolice.Ispitane su samo njihove tvrdoće, i to za tri različita vijka. Prvi je Vijak 1, a drugi je Vijak 2, čije položaje usklopu stolice prikazuje slika 2.2. Tvrdoće ovih vijaka prikazuju tabela 4.6 i tabela 4.7, respektivno. Trećivijak čija je tvrdoća mjerena je vijak koji spaja nosač sjedala stolice sa sjedalom, i kojih u sklopu stoliceima 4, a rezultate ispitivanja daje tabela 4.8. Iako ovaj treći vijak nije od značaja za sam tok havarije injene uzroke, podaci o njemu i njime izazvanom habanju mogu uticati na potvrdu ili obaranje hipoteze.

Tabela 4.6: Vickersova tvrdoća Vijka 1d 1 [mm] Dijagonale otiska 0,180d 2 [mm] 0,180d [mm] Srednja vrijednost dijagonala 0,180F [N] Ispitna sila 49,03HV5 Tvrdoća po Vickersu 286

Tabela 4.7: Vickersova tvrdoća Vijka 2d 1 [mm] Dijagonale otiska 0,210d 2 [mm] 0,210d [mm] Srednja vrijednost dijagonala 0,210F [N] Ispitna sila 49,03HV5 Tvrdoća po Vickersu 210

Tabela 4.8: Vickersova tvrdoća trećeg tipa vijakad 1 [mm] Dijagonale otiska 0,220d 2 [mm] 0,220d [mm] Srednja vrijednost dijagonala 0,220F [N] Ispitna sila 49,03HV5 Tvrdoća po Vickersu 192

Kako nije bilo podataka o materijalima (čelicima) od kojeg su napravljeni elementi veze nosača sjedala inosača naslona, teško je reći da li su upotrijebljeni materijali odgovarajuće čvrstoće.4.5.3 Analitički proračun napona elemenata uredske stolice

Cilj analitičkog proračuna bio je odrediti površinske napone koji djeluju na otvore (kroz koje prolaziVijak 1) držača naslona stolice i njihovu vrijednost uporediti sa vrijednošću dozvoljenog naponapovršinskog pritiska ove komponente. Na mjestu jednog od otvora došlo je do loma držača naslona, a namjestu drugog do značajne plastične deformacije (slika 4.12 i slika 4.13).

Slika 4.24: Sila oslanjanja i dimenzije stolice bitne za proračun


26/31

24/31

Slika 4.24 prikazuje silu F R kojom osoba koja sjedi na stolici opterećuje naslon stolice, a ova se silapreko držača naslona prenosi i na ostale komponente. Također, prikazane su i dimenzije bitne zaproračun površinskog pritiska.Prilikom oslanjanja o naslon stolice i njegovog pomjeranja, zajedno sa nosačem naslona, prema nazad,tačka A predstavlja oslonac oko kojeg se vrši zakretanje naslona i držača naslona stolice. Ova tačkaodgovara mjestu na kojem se nalazi vijak 1. Zakretanjem naslona stolice, dolazi do sabijanja opruge,koja se, zajedno sa vijkom 2, nalazi na mjestu tačke B. U jednom trenutku, opruga će se potpuno sabiti iobzirom da više neće biti moguće dalje pomjeranje tačke B, ona postaje oslonac. Povećanjem sile kojadjeluje na naslon stolice, dolazi do savijanja nosača naslona, pri čemu je tačka oko koje se vrši savijanjetačka B. Proračun koji će biti izvršen u nastavku, odnosi se na trenutak kada tačka B postane oslonac.

Slika 4.25: Komponente sile oslanjanja (uglovi na skici desno nisu u razmjeri)

Slika 4.25 pokazuje da se sila oslanjanja može razložiti na dvije komponente u pravcu dvije ose, F Rx upravcu ose x i F Ry u pravcu y ose. Kao rezultat redukcije sile F Rx na osu x, dobije se moment jednakproizvodu s vertikalnim rastojanjem napadne tačke sile od x ose i same sila F Rx. Slika 4.26 prikazujepoložaj spomenutih sila i momenata.

Slika 4.26: Sile koje prave moment u tački B (pogled je zakrenut za 15°)

Momentna jednačina za tačku B ima sljedeći oblik:0

B Rx Ry A280 131 68M F F F (4.3)

Prema onome što prikazuje slika 4.25, vrijednosti projekcija sile oslanjanja su:

Rx 450 cos30 389,71 NF (4.4)

Ry 450 cos60 225,00 NF (4.5)

Uvrštavanjem izraza (4.4) i (4.5) u izraz (4.3), dobije se vrijednost reaktivne sile koja djeluje u tački A.

A389,71 280 225 131

1.707,30 N68

F

(4.6)


27/31

25/31

Izmjerena sila od 450 N je nominalna sila kojom se djeluje na naslon stolice u uslovima mirovanja.Međutim, u trenutku sjedanja i naglih pokreta, vrijednosti sila su veće. Da bi se to uzelo u obzir, nastavakproračuna radit će se sa vrijednostima sila koje su za 50% veće u odnosu na ranije prikazane vrijednosti.Ovoliko povećanje se može smatrati relativno dobro procjenom, bazirano na mjerenjima napravljenim naMašinskom fakultetu. U skladu sa tim, nove vrijednosti silaF R i F A su:

R 450 1,5 675 NF (4.7)

1.707,3 1,5 2.560 N AF (4.8)Ove dvije sile prave površinski pritisak na otvorima za Vijak 1 nosača sjedala i nosača naslona stolice.Površinski pritisak ima istu vrijednost maksimalnog intenziteta na oba dijela, samo je zbog različitogusmjerenja sile F A ovaj pritisak drugačije raspoređen. Raspored površinskih pritisaka prikazuje slika4.27. Ugao od 15° je zapravo ugao pod kojim se nalazi nosač naslona kada je maksimalno nagnut prisjedenju.

Slika 4.27: Dijagram površinskih pritisaka koji djeluju na nosač sjedala (lijevo) i nosač naslona stolice (desno)

Kako se sa dijagrama vidi, na određenom dijelu otvora djeluju istovremeno i pritisci uzrokovani silomF R (horizontalni pravac) i silomF A (približno vertikalan pravac), pa maksimalna vrijednost pritiska je zbirvrijednosti pritiska od jedne i od druge sile.

max FR FA p p p (4.9)Vrijednosti pojedinih komponenti površinskog pritiska su:

RFR

675 14,32 MPa2,5 62

2

F p

D

(4.10)

RFR

2.560 54,32 MPa2,5 62

2

F p

D

(4.11)

Pri čemu je δ debljina lima od kojeg su ove komponente napravljene i iznosi 2,5 mm.Na kraju, maksimalni površinski pritisak koji djeluje na otvore za vijke navedenih komponenti iznosi:

max 14,32 54,32 68,64 MPa p (4.12)Proračun napona smicanja, koje se javilo onako kako ga prikazuje slika 4.4, nije urađeno radi toga što bianalitički izrazi za napon u toj situaciji bili vjerovatno relativno komplikovani radi teškoća u pravilnomopisu geometrije i uslova opterećenja. Pored toga, najizraženija plastična deformacija se javlja upravo nauškama nosača sjedala i otvorima nosača naslona, te je tu bilo najpotrebnije provjeriti površinski napon.Savijanje koje se javlja uslijed sjedenja, i koje podnosi nosač naslona, nije bilo razmatrano budući daono nema nikakvu direktnu vezu sa tokom i uzrocima loma elemenata veze nosača.Kako je već spomenuto, za cjelokupan i temeljit opis naponsko-deformacionog stanja najpogodnija bibila analiza konačnim elementima, u nelinearnom području, gdje bi se materijal definisao kao elasto-plastičan. Ovako bi se izbjegle potrebe za uproštenjima koje iziskuje analitički proračun, te bi vjerovatnobilo moguće dobiti detaljniji uvid u tok havarije.


28/31

26/31

4.6 Ocjena rezultata ispitivanja

Rezultati ispitivanja čvrstoće i tvrdoće epruveta koje su isječene iz materijala nosača sjedala havarisanestolice pokazali su da se koristio materijal koji ima relativno malu čvrstoću i tvrdoću. Ipak, poređenjemmaksimalne vrijednosti površinskog pritiska, izračunatog izrazom (4.12), sa vrijednošću dozvoljenogpovršinskog pritiska nosača sjedala i nosača naslona, izračunate izrazima (4.1) i (4.2) respektivno, možese zaključiti da su vrijednosti površinskih pritisaka unutar dozvoljenih granica . Naravno, ovakonstatacija podrazumijeva idealan i ravnomjeran kontakt.Međutim, stvarni kontakt je bio ipakvisoko lokalizovan na usku zonu, što se može uvidjeti analizomoblika deformacija oko otvora kroz koji prolazi Vijak 1, i na nosaču sjedala i na nosaču naslona.Brojne lokalne plastične deformacije i gnječenja materijala na različitim mjestima govore zapravo u prilogtome da materijal nije u tolikoj mjeri odgovoran, ili barem da nije direktno odgovoran, za havariju ilomove dijelova.Činjenica je da je predviđanje smjera površinskog pritiska na dijelovima, onako kako ih prikazuje slika4.27, bilo potpuno ispravno. To je lako potvrditi pregledom otvora nakon havarije. Uočljivo je da su otvoriza Vijak 1 i na nosaču sjedala (slika 4.28) i na nosaču naslona (slika 4.29) promijenili oblik iz kružnog uelipsasti tačno onako kako je predviđeno.

Slika 4.28: Promjena oblika otvora iz kružnog u elipsasti na nosaču sjedala

Slika 4.29: Promjena oblika otvora iz kružnog u elipsasti na nosaču naslona

Naravno, treba uzeti u obzir da se razlikuju tačke posmatranja, i da su koordinatni sistemi na slikamarotirani i prilagođeni slikanju.


29/31


30/31

28/31

nedostatak prigušenja kretanja u vidu elastičnih veza i izostanak precizne montaže, koja bionemogućila nastanak izuzetno izraženog lokalnog trošenja zbog prevelikih kontaktnih pritisaka(uslijed premale površine kontakta, koja je u stvarnosti svedena na liniju ili tačku).

Da je hipoteza o tome da su materijali neadekvatno izabrani djelomično tačna . Kako jepokazano, materijali od kojih su izrađeni nosači sjedala i naslona su dovoljne čvrstoće i imajudovoljan dozvoljeni površinski pritisak da bi se izbjegao lom ili plastična deformacija u, potrebno je naglasiti, slučaju idealnog (ravnomjernog) napona i rasporeda opterećenja. Međutim, prilikomeksploatacije je dolazilo do, vrlo vjerovatno, višestrukog prekoračenja dozvoljenih napona upojedinim momentima. Ovo je bilo posljedica visoke lokalizacije opterećenja, i, posljedično,napona i deformacija. Odabrani materijali u idealnom slučaju mogu bez problema obavljati posaoza koji su namijenjeni, ali za ovakvu konstrukciju bi ipak bili podesniji materijali više čvrstoće,posebno u slučaju da se ništa u konstrukciji ne promjeni.

Slika 5.1: Položaj nosača sjedala i nosača naslona u momentu loma

Može se reći da je glavni uzrok havarije je loše projektno rješenje ostvarene veze nosača sjedala inosača naslona kod Vijka 1.Jedno od rješenja problema bi bilo da se veza projektuje tako da vijku omogući predviđena kretanja(napraviti elastičnu vezu), a drugo da se ušice projektuju na način da omogućavaju dodatna ugaonazakretanja. Oba rješenja su zapravo zastupljena na skupljim stolicama više klase.


31/31

6 Literatura

[1] Katalog „Labofa Office Seating 2015“, Labofa, Vemmelev, Danska[2] BS EN 1335:2000 „Uredski namještaj. Ispitne metode za uredske stolice“[3] LGA QualiTest GmbH, Test-report Nr. Q MBL N 938 2053e,

http://www.haginc.com/products/files/10/8699/Futu%20-%20EN%201335.pdf (5.6.2015)[4] Tehničke karakteristike IPAS materijala, IPAS-Sekulić d.o.o., Beograd, Srbija

http://www.ipas-sekulic.co.rs/proizvodni-program/masinska-obrada/tehnicke-karakteristike-ipas-materijala (21.5.2015)

[5] Vidoni N. (2012).Istraživanje elasti č nih svojstava razli č itih vrsta PU spužvi [Diplomski rad].Šumarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagrebhttps://bib.irb.hr/datoteka/593329.DIPL-07_Nikola_Vidoni.pdf (20.5.2015)

[6] Hajro I., Pašić O. (2013).Izbor materijala i analiza havarija . Mašinski fakultet, Sarajevo

[7] VDI 3822 „Schadensanalyse - Grundlagen und Durchführung einer Schadensanalyse“,novembar 2011[8] BAS ISO 6891-1:2009 „Metalni materijali – ispitivanje zatezanjem na sobnoj temperaturi“[9] BAS ISO 6507-1:2005 „Metalni materijali – Ispitivanje tvrdoće po Vickersu – Dio 1: Ispitna

metoda“[10] Miltenović V. (2009). Mašinski elementi. Mašinski fakultet, Niš

Documents

Projektni zadataksdgsdg