EESTI MAAÜLIKOOL Tehnikainstituut Theimo Lehtveer Mustikapuhtimismasina arvutusskeem. Ainetöö õppeaines ,,Põllundusmasinate teooria" TE.0364 Tootmistehnika eriala TA MAG II Üliõpilane: "....." ................. 2013. a ......................................................... Theimo Lehtveer Juhendaja: "....." ..........
Tala joonmõõtmed on antud seostega: b = a/2. Punktkoormuse väärtus on F = 10 kN ja ühtlase joonkoormuse intensiivsus tuleb avaldisest p = F/b. Varuteguri nõutav väärtus on [S] = 4. Koormuste mõjumise skeem valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Tala tugede vahekaugus a valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. INP-profiili andmed võib võtta nt Ruukki tootekataloogist. Vajalikud etapid: 1. Koostada valitud mõõtkavas arvutusskeem (vastavalt väärtustele A ja B); 2. Arvutada toereaktsioonide väärtused; 3. Koostada valitud mõõtkavades paindemomendi M ja põikjõu Q epüür; 4. Tuvastada tala ohtlikud ristlõiked (või ohtlik ristlõige), koostada painde tugevustingimus ning määratleda vähima võimaliku materjalimahuga sobiv INP-profiil; 5. Koostada valitud mõõtkavas selle INP-profiiliga tala ristlõike kujutis ning ohtlike ristlõigete (või ohtliku ristlõike)
joonkoormuse intensiivsus tuleb avaldisest p = F/ b. Varuteguri nõutav väärtus on [ S] = 4. Koormuste mõjumise skeem valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Tala tugede vahekaugus a valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. INP-profiili andmed võib võtta nt Ruukki tootekataloogist. Vajalikud etapid: 1. Koostada valitud mõõtkavas arvutusskeem (vastavalt väärtustele A ja B); 2. Arvutada toereaktsioonide väärtused; 3. Koostada valitud mõõtkavadespaindemomendi M ja põikjõu Q epüür; 4. Tuvastada tala ohtlikud ristlõiked (või ohtlik ristlõige), koostada paindetugevustingimus ning määratleda vähima võimaliku materjalimahuga sobiv INP-profiil; 5
12 Tugevusanalüüsi alused 2. DETAILIDE TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 2. DETAILIDE TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 2.1. Detaili arvutusskeem tõmbel ja survel Arvutusskeem ei arvesta tühiseks loetud mõjureid, Iga tugevusanalüüs algab s.t. näiteks antud juhul (Joon. 2.1): aluse vibratsioon, arvutusskeemi koostamisega tuule mõju, varda kõikumise dünaamika, hõõrdumine sharniirides, kinnitusavade asend ja mõõtmed. jne.
31 Tugevusanalüüsi alused 3. DETAILIDE TUGEVUS VÄÄNDEL 3. DETAILIDE TUGEVUS VÄÄNDEL 3.1. Varda arvutusskeem väändel Väände puhul on tihtipeale koormusteks detaili otseselt väänavad pöördemomendid või jõupaarid (Joon. 3.1): · koormust ülekandvad võllid; · keermesliited pingutamisel, jne.; või siis detaili telje ristsihis ekstsentriliselt mõjuvad koormused või nende komponendid: · keerdvedrud; · ruumilised raamid, jne.
= = 52,359 52,4rad / s Mi = 60 M1=133,6Nm M2=152,67Nm M3=126,34Nm M4=140,46Nm 3.2 Leian võlli tasakaalutingimusest pöördemomendi M5 M = 0; M 1 + M 2 + M 3 + M 4 + M 5 = 0 M5=-M1-M2-M3-M4=-553,07Nm (seega M5 pöördemoment on vastassuunaline teistele pöördemomentidele) 3.3 Koostan väändemomendi T epüüri Joonis 3.1 arvutusskeem Koormuste ehk punkt-pöördemomentide arv=5 Väändemomendi epüüri koostamise jaoks vajalike lõigete arv=4 Lõige 1 M =0 T1=M1=133,6Nm(+) Lõige 2 M =0 T2=M1+M2=286,27Nm(+) Lõige 3 M =0 T3=M1+M2+M3=412,61(+) Lõige 4 M =0 T4=M4=140,46Nm(-) Joonis 3.2 väändemomendi epüür Tmax=412,61Nm 3.4 Määran võlli läbimõõdu tugevustingimusest (ümardades tulemuse 5 millimeetrini)
Nulljoone asukoht e võrdhaarse kolmnurkse ristlõikega kõvervardal Joonis Neutraalkihi asukoht e arvutuseks Joonis Nulljoone e asukoht ristlõike joonisel Inertsimoment I paindele vastava kesk-peatelje suhtes : Joonis Kolmnurga inertsimoment kesk-peatelje suhtes Paine toimub y-telje suhtes 3 Nulljoone asukoht e ligikaudse valemiga ning võrrelda tulemust täpse valemiga saadud väärtusega. Ligikaudne valem annab siin suhteliselt hea tulemuse kuna: 4 Konksu arvutusskeem ja sisejõudude epüürid, konksu ohtlik ristlõige. Varutegur: [S] = 2 Materjal: S235 DIN EN 10025-2, mille voolepiir on Re = 235 MPa Kuna enamikel kui mitte kõikidel konksu juhtudel on arvutusskeem ja ohtlik rislõige olenemata ristlõike kujust sama, kasutatakse Priit Põdra Tugevusõpetus II materjale olukorra kirjeldamiseks. 5 Ohtliku ristlõike pingete epüürid (jõu F funktsioonidena) ning ristlõike ohtlik(ud) punkt(id). Kõvera varda paindepinge:
Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 21,3 kui paine on umber telje y 3.2 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 21,3 Tabelist on näha et sobib profiil INP200, mille = 26 21,3 3.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge = = 58 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 4,05 4 = 4 Ristlõike B tugevus paindel on tagatud Alljärgnevalt normaalpinge epüür Tala ekvivalentne arvutusskeem ning läbipainde v ja pöördenurga universaalvõrrandid. Tala ekvivalentne arvutusskeem Paindedeformatsioonide väärtused sõltuvad nii joonkoormuse algus- kui ka lõppkohast. Tala joonkoormusi tuleb muuta nii, et: · kõik ulatuksid kuni tala lõpuni ning · joonkoormuste painutav mõju ei muutu Universaalvõrrandite parameetrid: aF = 0 aFb = 2,5 m ap1 = 0,625m ap2 = 1,875 m aFA = 3,750 m Pöördenurga võrrand:
2. VARDA TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 1. Mis on konstruktsiooni mehaaniline süsteem? Konstruktsiooni tugevust analüüsitakse mehaanilises süsteemis Mehaaniline süsteem sisaldab: · vardaks taandatud analüüsitav konstruktsioon või selle osa (detail, element); · deformeerumatu alus (kuhu konstruktsioon toetub ja/või kinnitub); · sidemed (toed), mis takistavad konstruktsiooni liikumisi (ning toereaktsioonide skeem); · koormavad jõud ja momendid. 2. Mis on konstruktsiooni arvutusskeem? Arvutusskeem = ideaalse mehaanilise süsteemi graafiline kujutis koos mõõtmete ja muude tugevusanalüüsiks vajalike andmetega. 3. Miks peab arvutuskeem olema optimaalse keerukusega? Liigselt lihtsustatud arvutusskeem - arvutustulemuste lai määramatus (konstruktsiooni puudulik töökindlus ja/või ebaökonoomsus) Liigselt keerukas arvutusskeem mahukas arvutustöö Arvutusskeemi koostamine (lihtsustuste hulk) on kogemuslik!! 4. Mis on detaili deformatsioon?
Alumine elastsuspiir ReL,pinge (punkt C), mis vastab voolamise lõppemisele (ReL ReH) 1.19. Mis on materjali voolavuspiir? Tinglik voolavuspiir Rp0.2 (kui materjalil voolavus puudub), pinge (punkt B), mille korral plastiline jääkdeformatsioon on 0.2% 1.20. Mis on materjali tugevuspiir? Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub 2. VARDA TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 2.1. Mis on konstruktsiooni arvutusskeem? Arvutusskeem = ideaalse mehaanilise süsteemi graafiline kujutis koos mõõtmete ja muude tugevusanalüüsiks vajalike andmetega Mehaanilise süsteemi alusel koostatakse arvutusskeem 2.2. Miks peab arvutuskeem olema optimaalse keerukusega? Liigselt lihtsustatud arvutusskeem arvutustulemuste lai määramatus (konstruktsiooni puudulik töökindlus ja/või ebaökonoomsus) 2.3. Mis on detaili deformatsioon?
Telfer on seeriast T-2,0 mudel V. Lähteandmed: Elektritali mass, kg (tab. 57 lk 55): mtali := 275kg m m Maa raskuskiirendus, : g = 9.807 2 2 s s Ava laius, m: lava := 4m Tõstevõime, kN: Q := 9.81kN Tala arvutusskeem: RA GI + Q RB A B l/2 l Lahenduskäik: 1. Tala arvutusskeemilt lugedes, panen kirja järgneva sõltuvuse: GI + G RA = RB = 2 2. Leian talale mõjuva raskusjõu: GI := mtali g = 2.697 kN 1
Tala tugede tala vahekaugus a valida vastavalt üliõpilaskoodi F eelviimasele numbrile B. INP-profiili andmed võib võtta nt Ruukki tootekataloogist. Tugi Vajalikud etapid: 1. Koostada valitud mõõtkavas arvutusskeem (vastavalt väärtustele A ja B); Tala konsoolne 2. Arvutada toereaktsioonide väärtused; ots 3. Koostada valitud mõõtkavades paindemomendi M ja põikjõu Q
1. Arvutusskeem. [S]=2 Materjal- Teras S235 Joonis mõõtkavas 1:2 Leida koormusparameetri F suurim lubatav väärtus! 2. Detaili pikisisejõu epüür. Kasutasin epüüri tegemiseks astmemeetodit. Iga piki- punkt-jõud avaldub epüüril astmena. N on siis F-e tasakaalustav jõud, kuna süsteem peab olema siiski tasakaalus. ...
83 Tugevusanalüüsi alused 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL 6.1. Varda arvutusskeem paindel Paindeülesannetes käsitletakse koormustena varrast otseselt või teiste detailide kaudu painutavaid pöördemomente, põikkoormusi või muude koormuste põikkomponente (Joon. 6.1). Varda paindumine = varda telje kõverdumine koormuse toimel Arvutusskeemi koostamine paindel
83 Tugevusanalüüsi alused 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL 6.1. Varda arvutusskeem paindel Paindeülesannetes käsitletakse koormustena varrast otseselt või teiste detailide kaudu painutavaid pöördemomente, põikkoormusi või muude koormuste põikkomponente (Joon. 6.1). Varda paindumine = varda telje kõverdumine koormuse toimel Arvutusskeemi koostamine paindel
F üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Tala tugede vahekaugus a valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. INP-profiili andmed võib Tugi võtta nt Ruukki tootekataloogist. Vajalikud etapid: Tala konsoolne 1. Koostada arvutusskeem (valitud ots mõõtkavas), arvutada toereaktsioonide väärtused, koostada tala sisejõudude M ja Q epüürid ning valida sobiv INP-profiil (vt Tugevusõpetus I kodutöö nr 4, selle lahenduskäiku siin uuesti teha ei ole tarvis, piisab kui esitada varem saadud tulemused koos lühiselgitustega. NB! Õppejõud seda kodutööd ei tagasta); 2
I0 = f(x) polaar-inertsimomendi funktsioon varda telje x suhtes, [m4]. 10.3.2. Väänava joonmomendiga ühtlane varras Joonkoormusega väänatud ühtlase läbimõõduga ümarvarras (Joon. 10.5): · ühtlase joonmomendi m = const korral on väändemomendi T = m(l - x ) ; epüür lineaarne (vabas otsas T = 0, kinnituskohas Tmax = ml): Ühtlase joonmomendiga ümarvarras Arvutusskeem ja epüürid m = const x m = const l Tmax = ml T epüür, Nm epüür, rad
1. Arvutusskeem koos mõõtmete ja koormustega. l=7m ξ = 0.6 𝐸𝑠 = 150 GPa 𝐸𝑣 = 210 GPa 𝐼𝑠 = 2.3 ∙ 104 𝑐𝑚4 𝐼𝑣 = 2.1 ∙ 104 𝑐𝑚4 𝑙 ∙ ξ = 7 ∙ 0.6 = 4.2m 𝐸𝑠 ∙ 𝐼𝑠 = 150 ∙ 109 ∙ 2.3 ∙ 10−4 = 345 ∙ 102 𝑘𝑁𝑚2 𝐸𝑣 ∙ 𝐼𝑣 = 210 ∙ 109 ∙ 2.1 ∙ 10−4 = 441 ∙ 102 𝑘𝑁𝑚2 2. Siirete vektor 𝑤1 = 0 𝜑1 = 0 𝑤2 d= 𝜑2 𝑤3 = 0 { 𝜑3 } 3. Koormusvektor 𝐹1𝑧 𝑀1𝑦 𝐹2𝑧 = 14 F = 𝑀 = −21.5333 2𝑦 𝐹3𝑧 { 𝑀3𝑦 = 6.5333 } 4. Elementide jäikusmaatriksid 𝑤1 𝜑1 𝑤2 𝜑2 55.897 −117.347 −55.879 −117.347 𝑤1 𝐾 (1) = 102 ∙ [−117.347 328.571 117.347 164.286 ] 𝜑1 −55.879 117.347 55.879 117.347 𝑤2 −117.347 164.286 117.347 328.571 𝜑2 𝑤2 𝜑2 𝑤3 𝜑3 241.071 −337.5 −241.07...
tugede vahekaugus a valida Tugi vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. INP- Tala konsoolne profiili andmed võib võtta nt ots Ruukki tootekataloogist. Vajalikud etapid: 1. Koostada valitud mõõtkavas arvutusskeem (vastavalt väärtustele A ja B); 2. Arvutada toereaktsioonide väärtused; Hindamistabel Lahendi Sisu Illustratsioonid Tähiste Korrektsus Kokku (täidab õigsus selgitused seletused õppejõud) 3. Koostada valitud mõõtkavades paindemomendi M ja põikjõu Q epüür; 4
Algandmed, arvutuskeem Sobivaks INP profiiliks osutus INP No200. W y =214 cm3 ≥ [ W ] =188 cm3 Tugevus paindel on tagatud, varuteguriks tuli 4,5 (nõutud oli 4) Tala andmed: Elastsusmoodul: E= 210 GPa Ekvivalentne arvutusskeem Universaalvõrrandite parameetrid: FA (-) aFa= 0 m FB (+) aFb= 2,0 m F (-) aF= 3,1 m p1 (-) ap1= 0,5 m p2 (+) ap2= 1,5 m Universaalvõrrandid Pöördenurga võrrand: x−a F A ¿ ¿ x−a F B ¿ ¿ x−a p 1 ¿ ¿ x−a p 2 ¿ ¿ FA φEI =φo EI − ¿ 2 x−2 ¿ ¿ x−0,5
ja selgitada muutujate tähendust. A.Lahe valem 3.5, lk 83 Paljud arvutusskeemid koosnevad varrastest, mis on ühendatud sõlmpunktides sidemetega. k- varraste arv, t- toereaktsioonide arv, l- lihtliigendite arv , r- kontaktjõudude arv , w- vabadusastmete arv w=m*k - r - t w= 0 on arvutusskeemi staatikaga määratavuse vajalik tingimus, kuid mitte piisav tingimus. w> 0 arvutusskeemi elemendid võivad paigutuda ilma elementide deformatsioonideta w< 0 arvutusskeemis on liigsidemed ja arvutusskeem staatikaga määramatu. 13. Staatikaga määratavad mitmesildelised talad. Põhiosa ja lisaosa-selgitus, lk 91 Mitmesildelise tala staatikaga määratavust kirjeldasime avaldisega, kus staatikaga määratavuse vajalik tingimus nõuab vabadusastmete arvuks nulli (w = 0 ). Pikijõu puudumisel saame avaldise t + r = 2k-w, kus w=0 t - toereaktsioonide arv (toereaktsiooni tala pikisuunas ei võta arvesse) r - kontaktjõudude arv (arvesse võtame põikjõule vastavad kontaktjõud nii, et r = l )
nõgusaks. Paindemomendi epüüri ehitamise reegel: Paindemomentide epüüri ehitatakse varda tõmmatud kihtide poole (kumerale küljele). DIFERENTSIAALSEOS PAINDEMOMENDI PÕIKJÕU JA LAUSKOORMUSE VAHEL Diferentsiaalseoseid kasutatakse praktikas põikjõu ja paindemomendi epüüride ehitamiseks. a) b) Joonis 1. Arvutusskeem Tasakaaluvõrrandid: Y = 0 : Q + q dz - Q - d Q = 0 ; dz M C = 0 : - M - Qdz - qdz + M + dM = 0 . 2 teist järku väike suurus Esimesest tasakaaluvõrrandist saame, et põikjõu tuletis tala ristlõike abtsissi järgi on võrdne lauskoormusega:
Toetuspinna äärtest hakkab survetsoon 60 kraadi all suurenema ning pinged müüritises vähenevad kuni seina kõrguse keskele (H/2). Survetsooni leidmiseks kaugusel H/2 peame leidma Lef (efektiivse survetsooni pikkuse). Selle leidmiseks kasutame täisnurkse kolmnurga reegleid. Nõtketeguri olemus. - tegur, mis näitab kui mitu korda on nõtkepurunemisele vastav survepinge väiksem materjali voolepiirist survel. Surutud müüritise arvutamine ekstsentrilisele survele. Lihtsustatud arvutusskeem (üleval ja all liigendid). Mida ja kus kontrollitakse? Tänu ekstsentrilisele survele tekib müüritises ka moment M. Kontrollitakse kandevõimet lõikes i ja lõikes m. Lõige i on müüri peal ja lõige m on müüri pealt 0,4h ef allpool. Lõike m juures võtame arvesse ka nõtketegurit. Talade toetumine vahetult müürile. Millest sõltub pingeepüüri kuju (kaks põhilist faktorit)? Kontrollikriteerium. Pingeepüüri kuju sõltub: Variant 1
võrdeliseks osaks ehk 2.5m. 3.2. Roovi arvutus 3.2.1. Koormus roovi peale Kandepiirseisund: 0.0616 Pd = 1.2+ 2.32=2.40 kN /m2 cos 12 q d=2.52.40=6.00 kN /m Kasutuspiirseisund 0.0616 2 Pk = +0.39=0.45 kN /m cos 12 q k =2.50.45=1.13 kN /m 3.2.2. Roovi arvutused (kandepiirseisund) Arvutusskeem ja epüürid on lehel EK-05 Maksimaalne paidemoment roovi peale M d , max=0.105q dl 2=0.1056.007.12 =31.76 kNm Valin UNP180 c=136 mm d 136 = =17<72 -I RL. KL . t w 8.0 16 q d=6.00+ 0.221.20=6.27 kN /m M d , max=0.105q dl 2=0.1056.277.12=33.19 kNm Vildakpaine kontroll: M d ,maxcos 12 M sin 12
Välisjõudude rakendamisel konstruktsiooni mis tahes mõtteliste osade vahel tekkiva jõu jaotuse intensiivsust nimetatakse pingeks, kogu eralduspinnal mõjuvat summaarset jõudu sisejõuks. Algmõõtmete printsiip: koormatud konstruktsiooni deformatsioonidega võib mitte arvestada, kuna mõõtmete muutus on väga väike. Jõudude mõju sõltumatuse printsiip: kehale jõusüsteemi rakendamise tulemus võrdub süsteemi üksikjõudude rakendamise tulemuste summaga v=v1+v2 Arvutusskeem: uurimisobjekti lihtsustatud skeem, kuhu jäetakse vaid olulised omadused ja toed taandatakse põhiliste kokkuleppelistele. 1. Liikuv liigendtugi kõrvaldab konstruktsiooni ühe liikumisvõimaluse, mille sihis mõjub jõud. 2. Liikumatu liigendtugi takistab konstruktsiooni liikumist kahes sihis. 3. Kinnistugi kõrvaldab kolm liikumisvõimalust. Idealiseeritud materjali mudel: ühtlane, pidev, isotroopne ja elastne Ühtlane aine sõltumata mahust omadused samad.
Hoone kõrguse määramisel tuleb ruumi vabale kõrgusele liita katusekandja-, roovide-, kattepleki- ja vajadusel soojustused kõrgused/paksused. Samuti tuleb arvestada ka soklikõrgusega, kuna projektis võib eeldada, et maapind on pisut madalamal kui laopõrand. Katusekandja kõrguseks võtan umbes m. Roovide konstruktsiooniks esialgselt võtame katuseroovtalad IPE 240+plekk=0,3m. Hoone kõrgus on 10,2 m. Joonis . Arvutusskeem raami tasandil 2 2 HOONELE MÕJUVAD KOORMUSED 2.1 Lumekoormus Olgu valitud hoone asukohale (Tartu) vastav lumekoormuse normsuurus maapinnal: Vastavalt EPN-ENV 1.2.5 Projekteerimisealused. Koormused, osa 2.5 Lumekoormus tabelile 1 kui katuse kalde nurk on 0300, siis kujuteguriks . Katusekaldele 0° puhul saame normatiivseks lumekoormuseks katusel 2.2 Tuulekoormus
P3, kW 7 3 2 4 8 1 11 8 2 1 P4, kW 10 5 1 9 4 1,5 3 8 0,5 1 Hindamistabel Lahendi õigsus Sisu selgitused Illustratsioonid Tähiste seletused Korrektsus Kokku (täidab õppejõud) Arvutusskeem : MV M1 M2 M3 M4 P1 = 10 kW Võlli pöörlemissagedus : 500 p/min P2 = 10 kW Väändepinge : 295 MPa P3 = 8 kW Varutegur [S] = 8 P4 = 4 kW 2 πn 2 π ∙500
Staatikaga määramatu varras l lAB lBC Tasakaaluvõrrand (1): FA + FC - FB = 0 A FB B C Arvutusskeem Vaja on koostada üks sobivusvõrrand lisaks FA FB FC (Staatikaga määramatuse aste on 1) A B C
40 Mida see valem kirjeldab? S? Q? k? Q 1,5 at m? a? S= ln t? 2 km r r? 41 Mida teha, et saada arvutustes lahti puurkaevu mõjuraadiusest? A Valida parameetrite määramiseks sobiv arvutusskeem B Leida katsepumpamisel puuduvad parameetrid C Puurida lisaks vaatluskaev 42 Millest sõltub põhjavee kaitstus? A Aeratsioonivöö paksusest ja koostisest B Vettkandva kihi filtratsioonimoodulist C Põhjavee kihi paksusest 43 Milline põhjavee kiht on maapinnale lähemal? A Siluri-Ordoviitsiumi
[S] = 4 varutegur Re = σ y = 295 MPa voolepiir Rm = 470 MPa tugevuspiir FA FB B A L = 140 M Nm 266 0 0 1.1 Painde arvutusskeem MA = 0 paindemoment punktis A M B=F A ∙ L=1900 ∙1,4=2660 Nm paindemoment punktis B Ohtlik ristlõige on punktis B. 1.2 Varda peenema osa läbimõõt M 32 M σ y σ= = ≤ üldine tugevustingimus W π D3 [ S ] 3 πD W= ristlõike telg-tugevusmoment 32 D≥ √
3.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge M 17,5∗103 δ max = = ≈ 50 MPa W 3610∗10−6 Tugevuse kontroll paindel δy 235 Sδ = ≥[S ] = 4 δ max = 50 = 4,7 Ristlõike B tugevus paindel on tagatud Alljärgnevalt normaalpinge epüür Tala ekvivalentne arvutusskeem ning läbipainde v ja pöördenurga φ universaalvõrrandid. Paindedeformatsioonide väärtused sõltuvad nii joonkoormuse algus- kui ka lõppkohast. Tala joonkoormusi tuleb muuta nii, et: • kõik ulatuksid kuni tala lõpuni ning • joonkoormuste painutav mõju ei muutu Universaalvõrrandite parameetrid: −¿ FA ¿ aFA= 0 +¿ FB ¿ aFB = 3,5 m −¿ F ¿ aFC = 5,25 m +¿ p1 ¿ ap1 = 0 −¿ p2 ¿ ap2 = 0, 875 m
seina arvutuspaksuse ja arvutuskõrguse jagatise tulemus ei tohiks olla üle 27. Tsentrilise ja ekstsentrilise surve olemus, jõudude rakendamise skeemid Tsentriline surve surve asub keskel, ekstsentriline surve surve asub ääres. Survetsoon elemendi ristlõikes Nõtketeguri olemus - tegur, mis näitab kui mitu korda on nõtkepurunemisele vastav survepinge väiksem materjali voolepiirist survel. Surutud müüritise arvutamine ekstsentrilisele survele. Lihtsustatud arvutusskeem (üleval ja all liigendid). Mida ja kus kontrollitakse? Talade toetumine vahetult müürile. Millest sõltub pingeepüüri kuju (kaks põhilist faktorit)?
1.6. Kuidas liigitatakse konstruktsioonielemente kuju järgi? Vardad, plaadid, alus (kuhu konstruktsioon toetub ja/või kinnitub); · sidemed (toed), mis massiivkehad takistavad konstruktsiooni liikumisi; · koormavad jõud ja momendid. 1.7. Kirjeldage ühtlast sirget varrast! 2.2. Mis on konstruktsiooni arvutusskeem? = ideaalse mehaanilise süsteemi Varras . üks mõõde on ülejäänud kahega võrreldes suur: graafiline kujutis koos mõõtmete ja muude tugevusanalüüsiks vajalike Varda telg = joon mis läbib ristlõikepindade keskmeid: andmetega · sirge varras; · murdjooneline varras; · kõver varras. 2.3. Miks peab arvutuskeem olema optimaalse keerukusega? Keerukas on liiga
Leian trumli keermestatud osade vahekauguse Zpl := 4 (1, lk 15, Tabel 6) l c := 95mm (1, lk 22, Tabel 25) ( ) l 0 := Zpl - 1 l c = 0.285 m (4, lk 31) Zpl polüspasti liikuva ploki plokirataste arv Lc ploki rummu pikkus Trumli pikkuse le idmin e l := 2l s + 2l ä + l 0 = 1.32 m Trumli tugevuse kontroll Joonis 2.1 Trumli arvutusskeem [4, lk 30] Trumli seina kontroll survele S Trossiharu koormus S adm lubatav survepinge s = adm (4, lk 31) t 1 trumli seinapaksus t 1 soone samm 5 N
Joonis 6.2. Roboti üldine juhtseadme algoritm 7. Esimese astme mootori vajaliku võimsuse hindamine Roboti esimese astme mootorile mõjub maksimaalne inertsimoment siis, kui robot on horisontaalselt maksimaalselt välja sirutatud. Seda olukorda ära kasutades saamegi arvutada vajaliku võimsuse. Abiks on lihtsustatud skeem (vt Joonis 6.1). Joonis 7.1 Lihtsustatud inertsimomentide arvutusskeem 18 Mõõtmed leiame lk 6 joonis : r1=95 mm; r2=340 mm; r3=765 mm Kõik need suurused on leitavad jooniselt lk 6 va tõstetava eseme massikese, mille panin ligikaudu 70 mm. Selle järgi arvestasin r3 lõplikku pikkuse. Massid: Tehniliste andmete tabelis nr 1 on ära märgitud terve roboti käe mass 37 kg ning suurim lubatud tõstekoormus 3, kg
kasutatakse lõikemeetodit: · varda koormatud osas tehakse radiaallõige (lõikemeetod); · radiaallõigetes mõjuvad sisejõud: N (pikijõud), Q (põikjõud) ja M (paindemoment); · sisejõudude epüürid on siinuselised (sinusoidi suurim ja vähim väärtus paiknevad lõigul, mille kesknurk on 90º); Kõver varras Ristlõike sisejõud Arvutusskeem Neutraalkiht K R0 N R Q
7. Põikseina tugevuskontroll tuulekoormuse mõjumisel Tugevusarvutusmudel on toodud joonisel 7.1 Kontrollime 11-korrulise hoone põikseina tugevust. Lähteandmed: hoone kõrgus H = 30,8 m, korruse kõrgus hk = 2,8 m, seina paksus t = 51 cm, põikseina laius h = 16 m, sein on silikaatkividest g = 1950 kg/m3, müüritise tugevus fm = 5,0 MPa, tuulekoormus seinale wd = 13,82 kN/m, korruse lagede koormus seinale qk=(5,8+2,0)*4=31,2 kN/m (kasuskoormus +vahelae omakaal) Seina arvutusskeem on joonisel 1.33. gd - omakaal qk qk wd H = 27 m h/3 N0 0 - joon B F0 Prao tõttu
suuremat varutegurit) Konstruktsiooni kui tervikuga seotud mõjuritest võib nimetada: Konstruktsiooni vastutusrikkust (nt lennuki puhul on vajalik suurem varutegur kui laohoone korral) Koormuse eelhindamise võimalust (nt vedeliku surve reservuaaris on täpselt teada, samal ajal kui lainelöögi survet laevale on raske hinnata ja võimalikku viga tuleb kompenseerida varuteguri kaudu) Arvutusskeemi kvaliteeti (mida ligikaudsemal arvutusskeem lähendab tegelikkust, seda suurem peab olema varutegur) 2 tugevusarvutuse meetodit – piirkoormusemeetod ja piirpinge meetod. Piirkoormuse meetod peab ohtlikuks sellist koormust, mis põhjustab konstruktsiooni piirseisundi. Piirseisundis konstruktsioon kaotab kandevõime kas purunemise või siis olulise plastse deformeerumise tõttu; vastavat koormust nim piirkoormuseks. Meetod taotleb piirseisundi tekke vältimist. Hapra materjali puhul piirkoormust lihtne leida,
uhtumise eest sünteetiliste või orgaanilisest materjalist võrguga. Orgaanilisest materjalist, näiteks õlgedest, kate on odavam ja loodussõbralikum. Pärast haljastuse juurdumist see lihtsalt kõduneb. Veekogude kallastel asuvatel nõlvadel võib erosiooni tekitada lainetus ja jää liikumine. Sellisel juhul peab nõlva kaitse olema tugevam. Kasutama peaks raudbetoonist plaate. 21. Tugimüürid. Tugimüürile mõjuvad jõud, nende tasakaal. 22. Sulundsein. Konsoolse sulundseina arvutusskeem. Tõmbiga sulundseina arvutusskeem. Pinnasesse kinnitatud tugiseinte arvutus Pinnasesse kinnitatud tugiseina arvutusega peab tagama, et: 1. sein on piisavalt tagamaks seina kinnituse; 2. sein on piisavalt tugev pinnasesurvest tekkivate paindemomentide vastuvõtmiseks; 3. ankurdatud seina puhul suudaksid ankrud vastu võtta neile langeva jõu; 4. oleks tagatud seina ja teda ümbritseva pinnase üldstabiilsus; 5. seina paigutused ja deformatsioonid jääksid lubatavatesse piiridesse.
19, tabel 19]; dtr trossi läbimõõt (dtr = 15 mm) mm. 5.2. Standardse plokiratta leidmine Seega saan [1, lk. 19, tabel 20] põhjal standardse plokiratta, läbimõõduga Dpl = 400 mm. Plokiratta eskiis on esitatud joonisel 5.1. Joonis 5.1. Plokiratta eskiis 13 6. PLOKI TELJE ARVUTUS Kuna polüspast on nelja koormus haruga, siis plokirataste telje arvutuseks on valitud nelja haruga arvutusskeem [1, lk. 28, joonis 41] 6.1. Plokiratta telje arvutusliku pikkuse lo leidmine Tööploki telje pikkus leitakse järgmise valemiga (6.16) (6.16) kus l0 on plokkide telje pikkus m; i plokirataste arv teljel (i = 2); lc1 plokiratta rummu pikkus (lc = 0,07 m [1, lk. 19, tabel 20]) m; 1 plokirataste kattepleki paksus m; 2 ribaterasest raami paksus m;
Eesmärk: Projekteerida minimaalse materjalikulu ja lihtsate lahendustega ehituskonstruktsioonid, mis oleksid vajaliku kandevõime ja jäikusega. 1.Lähteandmed Hoone mõõtmed: Hoone laius (postide tsentrist) L=31 m; Hoone pikkus (postide tsentritest) B=60 m; Hoone vaba kõrgus (põranda pinnast fermi alla) H=9,2 m Posti profiiliks on I-profiil.Katusekandjaks on nelikanttorudest kahekaldeline trapetssõrestik. 1.1.Reakanduri staatiline arvutusskeem 1.2. Esialgne konstruktsioonide dimensioneerimine Kanderaamide samm 60:12=5 m Ligikaudne profiili kõrguste määramine Katusesõrestik: h=L/8-L/12=3,88-2,58m Valime sõrestiku kõrguseks 3,5 m. Post: h>1,8xH/20-1,8xH/35,seega 1,0-0,6m Valime valtsitud ristlõike HE400A. Otsasein: postide samm 31:3=10,33 m. Valime valtsprofiili HE400A. 2 Otsaseina tala: h=10,33:25=0,4 m. Valime I-profiili IPE400. 2. Koormused
20 1000 Malmplaat 2250 100 Tõstesõlme arvutusskeem Tõstesõlme pinged 4N Lõige: = ; N mD 2 N Sääkel
20 1000 Malmplaat 2250 100 Tõstesõlme arvutusskeem Tõstesõlme pinged 4N Lõige: = ; N mD 2 N Sääkel
järgi leitakse ! ja (3.21)-st arvutatakse d1 . !f cd b Armatuuri pindala saadakse valemist (3.18): As1 = fcdbd1/fyd . Ristlõike kõrgus h = d1 + c1, kus c1 on armatuuri raskuskeskme kaugus ristlõike tõmmatud servast. Kui arvutuse või konstrueerimise käigus ristlõike mõõtmeid muudetakse (täpsustatak- se), siis korratakse arvutust 2. ülesandetüübi järgi. Näide 3.2 Antud: Raudbetoontala arvutusskeem (joonis 3.3); normkoormused [alaline koormus gk = 45 kN/m ( G = 1,2), kasuskoormus pk = 48 kN/m ( q = 1,5)]; betoon C25/30 (fcd =16,7 MPa); ar- matuur A-III (fyd = 340 MPa). Tala laius b = 250 mm on määratud sellele toetuva seina laiuse- ga. Tuleb dimensioneerida tala. Arvutus: Arvutuslik kogukoormus qd = 1,2 · 45 + 1,5 · 48 = 126 kN/m. Arvutuslik paindemoment ava leff = 6,0 m keskel MEd = 126 · 6² / 8 = 567 kNm. Joonis 3.3 Näites 3.2 arvutatav tala
q u = q 0 N q + c Nc ( 8.12) kus Nq ja Nc on kandevõimetegurid. N c = ( N q - 1) cot N q = tan (45° + /2) exp( tan ) 2 Juhuse jaoks, kui = 0 ja pinnase tugevuse määrab ainult nidusus on arvutusskeem esitatud joonisel 8.10. 45° 45° 45° J o o n is 8 .1 0 P r a n d tli a r v u tu s - s k e e m ju h u l k u i = 0 Lihkepind II tsoonis (AOE ja B0F) kujuneb ringi osaks ja lihkejooned teistes tsoonides on nurga all 45°. Pinnase omakaal põhjustab üldjuhul normaalpingete suurenemist lihkejoonel ja sellega ka hõõrdest tingitud tugevuse suurenemist. Omakaalu mõju arvestamata jätmine alahindab valemiga 8
Tugevusõpetus? 2. VARDA TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 1.4. Milles seisneb tugevusanalüüsi eesmärk? 1.5. Millised on neli põhilist tugevusanalüüsi 2.1. Mis on konstruktsiooni mehaaniline ülesannet? süsteem? 1.6. Kuidas liigitatakse 2.2. Mis on konstruktsiooni arvutusskeem? konstruktsioonielemente kuju järgi? 2.3. Miks peab arvutuskeem olema optimaalse 1.7. Kirjeldage ühtlast sirget varrast! keerukusega? 1.8. Kuidas on omavahel seotud aktiivsed ja 2.4. Mis on detaili deformatsioon? reaktiivsed koormused? 2.5. Milles seisneb materjali elastsus? 1.9. Millised on detaili koormuste kolm 2.6
--konstruktsiooni liik näitab konstruktsioonielemendi tooskeemi, näiteks tala, post, kaar, jätkuvtala; --ehitusmaterjal: materjal, mida kasutatakse ehitamisel, näiteks betoon, teras, puit, kivi, --ehitise (konstruktsiooni) tüüp näitab ehitise (konstruktsiooni) põhimaterjali, näiteks raud- betoonkonstruktsioon, teraskonstruktsioon, puitkonstruktsioon, kiviehitis, --ehitusviis: näiteks kohapealne betoonivalu, ehitamine tööstuslikest detailidest; --konstruktiivne skeem (arvutusskeem): konstruktsiooni või tema osa lihtsustatud arvutus- mudel. - konstruktsiooni liik: määratakse konstruktsioonielemendi asendi, kuju ja töötamisviisi jär- gi, näiteks tala, post kaar jne. - konstruktsiooni (ehitise) tüüp: viide konstruktsioonide (ehitise) põhimaterjalile - näiteks teraskonstruktsioon, raudbetoonehitis jne, (3) Projekteerimisel kasutatavad tähtsamad terminid: - ajutine arvutusolukord: olukord, mille kestus on lühike võrreldes konstruktsiooni projek-
H 5000 M E =0 mg NCE 1.25 N I = 1.25 N CG C 45° ehk Põiktala arvutusskeem N = NI = 1630N N 2500 F = 1630 N C G NI = 1400 N µ=1 Joonis 13.8
kivikonstruktsioonide deformatsioonide või pingestatud ristlõike osas, kursusetöö ülesehitus: 1.1 mehhanismiks muutumise talas tekkib nn plastne sissejuhatus 2.1 ülessanne 2.2 tulemusena, habras sarniir. Ristlõige hakkab ülesande üldandmed 3.1 purunemine või stabiilsuse aeglaselt pöörduma painde tugevusarvutused 3.2 kadu. Plastse sarniiri sk 1.3 situatsioonis. Kõike seda on arvutusskeem 3.3 koormuste tekkimise tõttu keskmisel võimalik tegelikus arvutamine 3.4 toel tekkib jätkuva tala konstruktsioonis jälgida, kontrollarvutused 4.1 asemel 2 lihttalale lähenevat sellise situatsiooni tekkimine kokkuvõtted ja järeldused 5.1 tala (osalise sarniiriga hoiatab kandevõime kaotuse sisukord. Iga pealkirja alla keskmisel toel), süsteem eest. Haprapurunemise võivad eraldi käia mitmeid läheneb lihttalade skeemile
5mm 50 50 e z = - 10 = 15mm 50 2 Arvutusskeem Sisejõudude epüürid Lõigu BD ristlõigete pinged 0.04F 0.015F F B N epüür z y z
annaabi.ee 
