Masinaelemendid I konspekt-1 (0)

 
 
 
MASINAELEMENDID  
 
Moodul “Masinaelemendid”: 
•  selgitab masina koostisosade ehitust ja otstarvet,  
•  sobiva materjali valikut  
•  tegeleb arvutustega, mis seotud elementide töövõimelisuse tagamisega. 
Vaadeldakse üldotstarbelisi elemente, so neid, mis on ühesugused kõikides masinates nende 
otstarbest sõltumata. Eriotstarbeliste elementidega tegelevad kitsamad distsipliinid (nt 
“Sõiduautode  konstrueerimine ”). 
Kellele vaja? 
•  Konstruktor 
•  Kasutaja 
•   Hooldaja  
•  Remontija 
 
Masinad , aparaadid , seadmed jne peavad töötama tõrgeteta ning ohutult. Millest see sõltub ja 
kuidas seda tagada, on inseneri vastutada.  
1784  - J. Watt saab patendi pöörlevat liikumist väljastavale aurumasinale, mis paneb aluse 
üleminekule manufaktuurselt tootmiselt tööstuslikule, seega ka masinaehitusele. 
1799 - G. Monge avaldab kujutava geomeetria õpiku, pannes aluse detailidegeomeetrilisele 
kujutamisele Pariisi Polütehnilises Koolis. 
1826 - L. Navier’ avaldab esimese tugevusõpetust süstemaatiliselt käsitleva õpiku. 
 
 
 
 
 
 
 
MASINAELEMENDID = tehniliste süsteemide füüsikalised komponendid 
Tehniline süsteem = komponentide kombinatsioon, mis koos töötades tagab mingi ettenähtud 
funktsiooni täitmise (masin, aparaat , seade, tarind jne). 
Masinaelemendid võivad tööpõhimõttelt olla: 
•   Mehhaanilised -  poldid ,  mutrid , võllid, laagrid, hammasratad, rihmarattad, korpused, 
sidurid jne 
•   Mittemehaanilised - elektrilised, optilised , elektroonilised jne 
•   Lõimitud - st sisaldavad erineva  tööpõhimõttega  osi (andurid, muundurid, ajamid) 
 
Põhimõisted 
Detail - toode ( masinaelement ), mis valmistatud ühest materjalist koosteoperatsioone 
kasutamata (kruvi, võll , valatud korpus jne). 
Element - kindlat funktsiooni täitev masina elementaarosa (näit. veerelaager, aga ka enamus 
detaile). 
Sõlm - tootvas tehases elementidest koostatud toode (kasut ka mõistet “ koost ”). 
Agregaat - sõlmedest koostatud unifitseeritud koostamisüksus, mis masinas kindlat 
funktsiooni täidab ( reduktor , automootor, vints jms). 
Agregateerimine on tootmismoodus, mis oluliselt lühendab tootmistsüklit (konveierile 
suunatakse sõltumatult toodetud ja katsetatud agregaadid) ja lihtsustab masinate remonti 
(tööressursi ammendanud agregaadid vahetatakse välja uute või remonditutega). Reeglina 
toodavad agregaate spetsialiseerunud firmad ja nende baasil on võimalik kokku panna 
erinevaid masinaid. 
 
Masinate tootmise põhimõtted 
1.  Konstruktsioonis võimalikult palju standardseid elemente ning unifitseeritud 
agregaate. 
2.  Tootmisprotsess püütakse kokku suruda võimalikult lühikesse aega (väikesed 
laovarud, ideaalis saabuvad agregaadid ja sõlmed konveierile otse tarnijailt). 
3.  Kallite materjalide säästu huvides kasutatakse neid vaid sellel pinnaosal, mis detaili 
töövõimet limiteerib ( näit antifriktsioonpinnakate laagriliual). 
 
 
 
4.   Konkurents sunnib tähelepanu suunama masinate töökindlusele, kasutusmugavusele, 
ohutusele ning disainile, jõumasinate (mootorid, turbiinid) puhul on oluline ka nende 
erivõimsus (kW/kg). 
5.  Arvuti laialdane kasutamine masinate konstrueerimis- ja tootmisprotsessis. 
Masstootmisel asendatakse koostamisel inimene robotiga. 
 
 
Joonis 1. Juhtmete kinnitussõlm auto kere külge enne (vasakul) ja peale (paremal) 
automatiseeritud koostamisele üleminekut. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joonis 2. Käigukast  koosneb erineva kuju, otstarbega ja tööpõhimõttega masinaelementidest. 
 
 
Masinaelement ja selle määratlus 
Masinaelement on tehnilises süsteemis elementaarfunktsiooni täitev komponent . 
Masinaelement on detail ehk osa, mis on valmistatud ilma koostamiseta (polt, 
mutter , hammasratas jne . 
 
Joonisel 3 kujutatud hammasratas muudab hambumises ülekantava jõu rummu 
pöördemomendiks 
Masinaelement võib olla koost või grupp (kindlat funktsiooni täitev detailide ühendus ( pidur , 
sidur, laager , ülekanne jne). 
 
 
 
 
Joonisel 4 kujutatud tiguülekanne muudab teo pöörlemise ristuva võlli pöörlemiseks. 
Masinaelement võib olla sõlm ehk detailide liide ( keermesliide , neetliide, liistliide jne). 
 
 
Joonisel 5 kujutatud  poltliide  kinnitab detailid liikumatult ja lahtivõetavalt. 
 
Masinaelementide liigid on: 
Üldmasinaelemendid – kasutatakse samadel eesmärkidel erinevate otstarvetega masinates  
( liited , ajamite komponendid jms). 
Erimasinaelemendid – kasutatakse vaid teatud spetsiifilistes masinates (mootori väntvõll, 
nukkvõll, kolvid, kepsud, turbiini labad, kraana konks, peenmehhaanika detailid jne). 
Masinad, aparaadid ja seadmed sisaldavad tavaliselt nii üld- kui ka erimasinaelemente. 
 
 
 
 
 
 
 
Liited 
Detailidevahelisi ühendusi nimetatakse liiteiks. Need jagunevad lahtivõetavuse järgi 
lahtivõetavaiks ja mittelahtivõetavaiks e. kinnisliiteiks. Liikuvuse järgi saab eristada 
liugjuhikuid, mutriga  keermesspindleid, kardaanvõlli liugurit, liigendkahvlit. 
  
Liited 
 
 
 
Lahtivõetavad 
Mittelahtivõetavad 
 
 
 
Keermesliited                        
Neetliited 
Liistliited 
Keevisliited 
 
Hammasliited (soonliited) 
Jooteliited 
Tihvtliited 
Liimliited  
 
Profiilliited 
Press- ja valtsliited 
 
 
 
 
 
Autodel kasutatavad liited on peamiselt: 
 
•   Poltliited  
•  Keevisliited 
•  Liimliited 
•  Neetliited 
•  Nuutliited 
 
Keevisliited, jooteliited ja liimliited on nn ainesliited, kus jõud kantakse üle seostuse 
( kohesiooni ) või haardumise teel.Poltliited, pressliited, klamberliited ja hõõrdsidurid on nn 
hõõrdpingliited. Nende puutepindade  hõõrdejõud  peab ületama töötamisel tekkiva nihkejõu. 
 
 
Keere  
 
Keermesliited on tänu universaalsusele, koostamismugavusele ja laialdasele standardimisele 
enimkasutatavad. Kinnituskeermed on enamasti ühekäigulised kolmnurkkeermed, mis 
tagavad isepidurdavuse (alla 15o tõusunurga puhul). Pleki- ja puidukruvidel on eriprofiiliga 
keere.  
 
 
 
 
 
Keermed jagunevad: 
 
•   mõõtesüsteemi järgi meeter- ja tollkeermeiks, 
•    kruvijoone  aluspinna järgi silinder- ja koonuskeermeiks, 
•   kruvijoone pealekerimissuuna järgi parem- ja vasakkeermeiks, 
•   keermeprofiili ristlõike kuju järgi  kolmnurk - ja ümarkeermeiks. 
 
Käigukeermed on trapetskeere, tugikeere ja ümarkeere. Nende abil saab muuta 
pöördliikumise sirgliikumiseks (nt roolireduktor) või vastupidi.  
 
 
 
Joonisel 6 on kujutatud kolmnurkkeerme profiili tähtsamad  geomeetrilised parameetrid . 
Kruvijoon tekib kaldpinna mähkimisel ümber silindri. 
 
D – keerme nimiläbimõõt, 
P – keerme tõus, 
 
ISO-  meeterkeerme  tähistus: 
M 20, kus 
M – meeterkeere, 
20 – keerme läbimõõt, 
 
ISO- peenmeeterkeerme tähistus: 
M 16 X 1,5, kus 
1,5 – keerme tõus. 
 
Peenkeere  on sama pingutusmomendi juures suurema eelpingestusjõuga ja isepidurduvusega. 
Tal on ka parem tihendusvõime. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joonis 7. a – poltliide; b – kruviliide; c – tikkpoltliide. 
 
Kuuskantpeaga polte kasutatakse läbivate poltidena koos mutriga või sissekeeratava 
kruvina ilma mutrita. Tikkpolte kasutatakse siis kui liidet tuleb tihti osandada, mille tõttu 
sisekeere kuluks ruttu. 
 
Polt - keermestatud varras, millel on tavaliselt kuuskantpea 
Tikkpolt - mõlemast otsast keermestatud varras, mis keeratakse üht otsapidi detaili 
keermestatud avasse kohtkindalt kinni 
Mutter - Keermestatud avaga kuuskant-kinnitusdetail 
Seib  - rõngakujuline lame avaga detail, mis kaitseb mutri all olevat detailipinda 
Lõhis (splint) - keermelukustuselement (traadist aas), mis asetatuna poldi varda avasse mutri 
ette ei lase viimasel lahti keerduda. 
 
   
 
 
Joonis 8. Poldi  tugevusklassid  
 
Autotöökojas kasutatakse tavaliselt polte  8.8 …12.9. Mutrit tähistatakse ühe numbriga (näit 
10). See näitab 1/100 suurimast testimispingest N/mm2). Mutter ja polt valitakse samast 
tugevusklassist. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Poldi täielik tähistus: 
 
ISO 4014 – M10 × 60 – 8.8 – A2E, kus 
 
M 10 – meeterkeere, nimiläbimõõt 10 mm, 
60 – poldi pikkus, 
8.8 –  tugevusklass , 
A2 – tsingitud (A), kate 5 mkm, 
E – sile, värvimata 
 
ISO 8765 – M20 × 2 × 60 – 8.8 
 
2 – peenkeere, tõus 2,0 mm, 
8.8 – Re = 8x8x10 = 640 N/mm2 
 
              8 = 1/100 Rm = 800 N/mm2 
 
 
Tabel 1. Poltide tugevusklassid 
Tugevusklass  
Tõmbetugevus 
Voolavuspiir 
Rm  
Re 
 N/mm²  
(Rp0,2 ) N/mm²  
4.6  
400 
240 
5.6 
500 
300 
5.8 
500 
400 
6.8 
600 
480 
8.8 
800 
640 
10.9 
1000 
900 
12.9 
1200 
1080 
 
Poldipeade kujud                              
 
1.  Peitpea 
2.  Ümarpea 
3.  Kuuskant 
4.  Poolpeitpea 
5.  Silinderpea 
 
 
 
Materjal: 
•  Teras – odav ehitusteras …roostevaba 
•  Messing  ja pronks 
•  Titaan 
•  Plast 
•  Keraamika 
•  Komposiit (sh süsinikkiud)  
•  Alumiiniumi sulam (magneesiumist detailide ühendamiseks) 
 
 
Poltide ja mutrite materjal 
 
•  Fosfaatimine – keemiline või elektrokeemiline kate, nõrk korrosioonitõrjevõime, 
autonduses mootori poldid ( keps ja plokikaas, kus nagunii korrosiooni pole). Hea 
hõõrdumisega.   
 
•  Tsinkimine – elektrolüüsi teel (galvaaniline) või sulatsingi vannis. Galvaaniline 
tsinkimine on odavam ja rohkem kasutusel  
 
•  Kromaatkate (Cr-VI) – keskkonnanõuete tõttu hääbumas, täna autotööstuses keelatud 
 
•  Tsinklamellkate – kaasaegne autotööstuses aktsepteeritud meetod, sobib 
kõrgtugevatele terastele, kõrge korrosioonikindlus, ei ole keskkonnaohtlik, vedel 
kaitsekate pihustatakse pinnale või eri sukeldusmeetodid  
 
•  Tsink-nikkelkate -  reguleeritav hõõrdetegur, temperatuurikindlus kuni 300 oC, 
kasutatakse ka autotööstuses 
 
•  Tinatamine – elektrotehnikas 
 
 
Kruvipeade  käitus  
 
Pilupea 
Pozidriv ( positive drive) 
Nelikantpea  
Sise-Torx (olemas ka välis-Torx)  
Kuuskantpea  
Torx-TR (Tamper Resistant = mittemanipuleeritav)  
Nelikantpesa   
Hammaspesa (XZN)  
Kuuskantpesa (Inbus)  
Spanner  
Tihvtiga kuuskantpesa  
 Pentalob (Iphone 4 und Macbook Air)  
Ristpea  (Phillips)  
Torq-Set (lennundus)  
 
 
 
 
 
 
 
Kuuskantpea  
 
•   klassikaline pöördemomendi ülekandmise viis 
 
•   kasutatakse leht- ja silmusvõtit või padrunit (roostes 
poldi saab kõige tõenäolisemalt lahti padruniga) 
 
•    lehtvõtmel vaid 2 tööpinda = suur   koormus 
nurkadele 
 
 
 
•    poldi peal võrreldes keermega suur läbimõõt = saab 
 
edastada suurt pöördemomenti 
 
 
 
 
 
 
Kuuskantpesa (Inbus)  
 
•   võtme pesa kruvi pea sees 
 
•   sisekuuskant on keermest väiksema läbimõõduga (ei 
saa väga suurt momenti  edastada)  
 
•
 
   võtme profiil tavaline kuuskant (laius mm) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pilupea 
 
•   Üks vanemaid viise momendi edastamiseks 
 
•   Lihtne valmistada 
 
•   Kasutatakse lapikkruvikeerajat, mis võib kergesti 
libiseda 
 
 
•   Kruvikeeraja laius ja paksus peavad täpselt  sobima  
 
 
 
•   Laiused 2; 2,5; 3.5; 4; 4,5; 5,5; 7; 9; 10; 12; 14 mm  
 
 
 
 
 
 
 
 
Ristpea (Phillips) 
 
•  J.P. Thompsoni  1933 a  patent   
 
•   Kruvikeeraja tsentreerib end ise ja ei libise 
 
•   Pilude  servad ei ole paralleelsed, st tekib jõud, mis 
surub kruvikeerajat väljapoole 
 
 
 
 
 
Pozidriv (positive drive) 
 
•   Pozidriv on Phillipsi kruvipea edasiarendus 
•   tööpinnad paralleelsed (ei suru kruvikeerajat välja) 
•   tsentreerimiseks nn “diagonaalne täht”) 
•   tähistatakse PZ  (PZ0; PZ1; PZ2; PZ3; PZ4; PZ5) 
 
 
NB! Ristpea ja pozidrivi  tööriistad on erinevad!    
 
 
 
 
Sise-Torx (Torx®) 
 
•  kuueharulise ümardatud kiirtega tähe kuju, tööriist ei 
kahjusta nii profiili 
•  küljed paralleelsed, ei pea tööriistale suruma 
•  saab kanda üle suurt pöördemomenti 
 
Tähistatakse: T1; T2; T3; ... T80; T90.  
 
® Torx 
 
Acument Intellectual Properties LLC  kaubamärk  
 
 
Välis- Torx 
 
•   Samasugune kui sise-Torx 
 
•    Tööriista tähistus: E4; E5; E6; ... E18; E20. 
  
•   nr näitab vastakuti  asetsevate sakkide vahet 
 
 
 
 
 
 
Torx Plus ® 
 
•   ellipsikujuline pesa, lai kontaktpind 
 
•   optimaalne pöördemomendi ülekanne 
 
•   tööriista kulumine sama pöördemomendi juures  
teistega  võrreldes oluliselt väiksem  
 
 
 
•   tööriista tähis "IP" 
 
 
 
 
 
 
Keermete lukustus  
 
Lukustuse liigid: 
 
Hõõrdlukustus – vedruseib, hammasseib, tähtseib, vedrurõngas, kontramutter, sisemise 
plastrõngaga mutter jne. Hõõrdlukustus paigaldatakse poldipea või mutri alla. Plastrõngaga 
mutrit tohib kasutada ainult üks kord!  
 
Seondliitega lukustus – lõhisega kroonmutter, lukustusseib, traatlukustus, hammasseondiga 
polt jne  
 
Ainesliitega lukustus – keermeliimid 
 
Kõrvaloleval joonisel kujutatakse keermeliimi kasutamist. 
Adhesiooni- ja kohesioonijõud takistavad keermesliite 
lahtitulekut.  
 
 
 
 
Rihveldatud seib 
 
Seibi mõlemal küljel on väikesed hambad, mis surutakse detaili 
sisse. Kasutatav kuni 10.9 tugevusklassi poltidega. Veidi 
teistsuguse kujuga ribidega seib on kasutatav kuni 12.9 
        
poltidega.  
 
 
 
 
 
 
 
 
Hammasseondiga polt  
 
Allpool paiknevad hambad lõikavad koostamisel materjali 
sisse. Ei sobi karastatud terase puhul.  
 
 
 
 
 
Plastrõngas koos hammastega plasttaldrikuga  
 
Paigaldatakse poldipea alla, kus nad moodustavad 
vedruelemendi.  Sobib ka kõrge tugevusklassi poltidele. 
 
 
 
 
 
Hammasseib 
 
Seibi hambad haakuvad materjali ja poldipeaga. 
Kasutatakse lühikeste keermete puhul kuni tugevusklassini 
5.6  
 
   
 
 
Vedrurõngas 
 
Ei taga piisavat kinnitust kuna vedru “ sureb  ära” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Traatlukustus 
 
Poldi peadest avad läbi puuritud. Neist läbi pandud traadi 
otsad keerutatakse kokku. 
 
 
 
 
 
Lukustusseib 
 
Seibi osa painutatakse peale poldi pingutamist poldi pea 
ühele küljele ja seibi nina üle serva või vastavasse pilusse.  
 
 
 
 
Kiillukustusega paarisseib 
 
Seibi välispindadel ribid ja sisepindadel kiilu kuju. Peale 
pingutamist välispinnad deformeeruvad ja vähimagi 
lahtikeerdumise korral suureneb kiilukujulistel pindadel 
järsult hõõrdejõud.  
 
 
 
 
 
Plasthülsiga mutter 
 
Mutri sees olevasse plastist hülssi lõigatakse koostamisel 
keere, mis aitab hoida mutrit täiendavalt paigal.  
 
NB! Mutrit tohib vaid 1 kord kasutada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kroonmutter 
 
Poldi keermest puuritakse ava läbi. Mutrist ja poldist 
pistetakse läbi lõhis, mille otsad painutatakse ümber 
mutri. 
 
 
 
 
 
Terasest turvamutter 
 
Mutris paikneb vetruv rõngas, mille keerme tõus on 
mutri keermega nihkes. Koostamisel tekib pinge, mis 
hoiab mutrit täiendavalt paigal poldi keeret 
kahjustamata.  
 
Mutrit saab korduvalt kasutada. Temp kuni 1000 oC 
 
 
ja tugevusklass kuni 12.9.  
 
 
Lisaks eelpool kirjeldatud keermesliidete detailidele kasutatakse veel paljusid mutrite, kruvide 
ja lukustusdetailide lahendusi.