Tallinna Tehnikaülikool Mehaanika teaduskond Masinaõpetuse Instituut Masinaelementide õppetool Tugevusõpetus 2 Üliõpilane: Töö Number: Matrikli nr.: Ülesannete nr.: 97 Õpperühm: Esitamise kuupäev Andmed F = 200 kN l=4m Varras on karprauast Sellise skeemi korral µ = 1/2 F = [ ] tugevustingimus A F s = [ s ] = [ ] stabiilsustingimus A muutub vahemikus 0 ... 1, lähendan seda katseliselt, võttes algul väärtuseks 0,5. = 0,5 F 200 * 10 3 A = = 0,0025 m 2 = 25 cm 2 [ ] 0,5 * 160 * 10 6 Vaatan tabelist, et sobib karpraud N° 20a, mile ristlõike pindala on 25,2 cm2. Leian saleduse: I min = 139 cm 4 I 139 i min = = 2,35 cm A 25,2...
Sobiv ristlõige: toru 50x30x2, Wx = 3,81 cm3, mass m = 2,3 kg/m. Mõõtmed ja ristlõigete parameetrid kõrgus h = 50 mm; laius b = 30 mm; seinapaksus t = 2 mm; mass m = 2,31 kg/m; ristlõikepindala A = 2,94 cm2; välispindala Au = 0,15 m2/m; inertsimoment Ix = 9,54 cm4; inertsimoment Iy =4,29 cm4; vastupanumoment Wx = 3,81 cm3; vastupanumoment Wy = 2,86 cm3; polaarvastupanumoment Wv = 4,84 cm3. Konsoolis tekkiv tegelik pinge Tugevuse varutegur Vajalik varutegur S = 1,3...2,5. Valitud toru 50x30x2 rahuldab antud tingimust. Keevisõmluse tugevuskontroll Keevitus on ümber liite perimeetri. Keevisõmbluse kaatetiks valime k = t = 2 mm. b1 = 34 mm; b2 = 30 mm; h1 = 54 mm; h2 = 50 mm; k = 2 mm; Liide ristlõikepindala Telgvastupanumoment Pinge paindemomendist Pinge põikjõust Ekvivalentpinge Piirpinge Ääriku materjaliks on valitud teras S355, seega voolavuspiir ReH = 355 MPa. Keevisõbluste tugevuse varutegur
A2= *26,8752- *82 = 2068,0 mm2 A3= *28,752- *82 = 2395,7 mm2 A4= *30,6252- *82 = 2745,4 mm2 A5= *32,52- *82 = 3117,2 mm2 AI= AG = * 252 = 1963,5mm2 4. Detaili pikkepinge epüür: 5. Tugevustingimus ja suurim lubatud jõud. Pikkepinged: Kõige suurem on pinge varda ristlõikes AG Lubatav koormus on vardale mõjuv pinge, mis mõjub varda enim pingestatud punktis ja millega ei kaasne varda deformatsioon. Lubatav pinge on , kus Y on terase voolepiir ja [S] on nõutav varutegur. Varda tugevuse tingimusest, et üheski varda punktis ei tohi pinge tegelik väärtus ületada pinge luvatavat väärtust, saan kirjutada : 6. Varuteguri tegelik väärtus ja kontroll. Kontrollin, kas varras peab vastu kõige nõrgemas kohas leitud koormusega. Tegelik pinge on lubatavast väiksem, seega varda tugevus on tagatud. Arvutan ohtliku ristlõike C tegeliku varuteguri. Tegelik varutegur ei ole nõutavast väiksem, seega varda tugevus on tagatud.
Võlli skeem valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Koormused valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Vajalikud etapid: 1. Koostada võlli väändemomendi epüür; 2. Tuvastada detaili ohtlik ristlõige (ohtlik lõik) ja koostada tugevustingimus väändele; 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10’’; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10’’, siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); 6. Arvutada õõnesvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 7
3. Arvutan täisvõlli ohutu läbimõõdu, valin tulemuse eelisarvude reast R10" Leian lubatava väändepinge, lähtudes et max = 0.6* max ja [S]=8 max lubatud=0.6*295/8=23MPa 3 89,816 = 3,142310 6 =0,027m=30mm 4. Arvutan täisvõlli tegeliku varuteguri väändel ning kontrollin võlli tugevust; 89,816 = = =17 MPa mis on väiksem kui lubatud max = 23MPa seega on tugevus piisav. 0 3,14(3010 -3 )3 Tegelik varutegur S = 0.6*295/17=10 mis on suurem kui nõutud varutegur *S+=8 seega sobib. 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10'', siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); =0,6 d on siseläbimõõt, D on välisläbimõõt 3 16 3 89,816 = = 3,142310 6 [1-0.64 ]
laius b = 30 mm; seinapaksus t = 4,0 mm; mass m = 4,20 kg/m; ristlõikepindala A = 5,35 cm2; välispindala Au = 0,146 m2/m; inertsimoment Ix = 15,25 cm4; inertsimoment Iy = 6,69 cm4; vastupanumoment Wx = 6,10 cm3; vastupanumoment Wy = 4,46 cm3; polaarvastupanumoment Wv = 7,71 cm3 Konsoolis tekkiv tegelik pinge: Tugevuse varutegur: Vajalik varutegur S = 1,3 ... 2,5. Valitud toru 50x30x4 rahuldab antud tingimust. Keevisõmbluste tugevuskontroll Keevitus on ümber liite perimeetri. Keevisõmbluse kaatetiks valime k = t = 4 mm. b1 = 38 mm; b2 = 30 mm; h1 = 58 mm; h2 = 50 mm; k = 4 mm; Liite ristlõikepindala: Telgvastupanumoment: Pinge paindemomendist: Pinge põikjõust: Ekvivalentpinge: Piirpinge: Ääriku materjaliks on valitud teras S355, seega voolavuspiir ReH = 355 MPa. Keevisõmbluse tugevuse varutegur:
üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. rihmaratas Vajalikud etapid: 1. Koostada võlli väändemomendi epüür; 2. Tuvastada detaili ohtlik ristlõige (ohtlik lõik) ja koostada tugevustingimus väändele; 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10’’; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10’’, siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); Hindamistabel Lahendi Sisu Illustratsioonid Tähiste Korrektsus Kokku
intressidelt. rikkus aineliste varade koguväärtus. võlakiri väärtpaber, mis tõendab, et võlakirja väljaandja on võlakirja ostjalt laenu saanud. barterkaubandus kaupade ja teenuste vahetamine otse (ilma raha kasutamata) teiste kaupade ja teenuste vastu. nõudehoius pangas olevad arvelduskontod, millelt klient saab nõudmisel koheselt raha võtta ja maksekorraldusi kirjutada. varutegur reservi suurus protsentides, mida pank ei tohi välja laenata. aktsia väärtpaber, mis näitab selle omaniku õigust osale ettevõtte varast ja kasumist raha mis tahes üldtunnustatud ja korduvat kasutamist võimaldav maksevahend kaupade ja teenuste eest tasumisel. intress tulu, mida saadakse sellest, et lastakse kellelgi teisel oma vara kasutada. lihtintress intress, mida arvestatakse laenu põhisummalt.
jääkdeformatsioon on 0.2% 28. Millal kirjeldab materjali tugevust tinglik voolavuspiir? Kui materjalil voolavus puudub. 29. Mis on materjali tugevuspiir? Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub 30. Mis on materjali katkepinge? Katkepinge, pinge (punkt E), mille korral materjal puruneb 31. Milles seisneb tugevusvaru? Tugevusvaru peab olema igal konstruktsioonil, et see püsiks ka äärmuslikes oludes. 32. Mis on varutegur? Varutegur on tegeliku tugevuse ja nõutava tugevuse jagatis.Tavaliselt 1,5 33. Määratlege tegelik varutegur! Tegelik varutegur S - näitab, mitu korda (detaili) tegelik tugevus erineb arvutuslikust (näitab tegeliku olukorra ohtlikkust). 34. Määratlege nõutav varutegur! Nõutav varutegur [S] - näitab, mitu korda (detaili) tegeliku suurima pinge väärtus peab ületama arvutuslikku enne materjali piirseisundi saabumist (lühiajaliselt või
2.Kuidas määratakse konstruktsioonielemendis tekkivad sisejõud? Detaili sisejõudude leidmiseks kasutatakse lõikemeetodit: tasakaalus kehast mõtteliselt eraldatud osa on samuti tasakaalus ning sisejõu väärtuse saab leida selle osa tasakaalutingimustest. Sisejõudude määramiseks tuleb võrrutada nulliga detaili osale rakendatud jõudude projektsioonide ja momentide summad. 3.Deformatsioonide liigid (nende skeemid). 4.Konstruktsiooni tugevuse varutegur. Selle suurus ja valikuprintsiibid. Piirpinge ja tegelike pinge vahelist suhet nimetatakse varuteguriks. Ebapiisav varutegur ei taga konstruktsiooni töökindlust, liigselt suur varutegur toob aga materjalide suurt kulu ja konstruktsiooni massi tõusu. Lõiget, mille jaoks varutegur on kõige väiksem, nimetatakse ohtlikuks lõikeks. Minimaalselt ajalikku varutegurit nimetata kse nõutavaks varuteguriks ning tähistatakse [S]
2. Kuidas määratakse konstruktsioonielemendis tekkivad sisejõud? Detaili sisejõudude leidmiseks kasutatakse lõikemeetodit: tasakaalus kehast mõtteliselt eraldatud osa on samuti tasakaalus ning sisejõu väärtuse saab leida selle osa tasakaalutingimustest. Sisejõudude määramiseks tuleb võrrutada nulliga detaili osale rakendatud jõudude projektsioonide ja momentide summad 3. Deformatsioonide liigid (nende skeemid). 4. Konstruktsiooni tugevuse varutegur. Selle suurus ja valikuprintsiibid. Piirpinge ja tegelike pinge vahelist suhet nimetatakse varuteguriks. Ebapiisav varutegur ei taga konstruktsiooni töökindlust, liigselt suur varutegur toob aga materjalide suurt kulu ja konstruktsiooni massi tõusu. Lõiget, mille jaoks varutegur on kõige väiksem, nimetatakse ohtlikuks lõikeks. Minimaalselt ajalikku varutegurit nimetatakse nõutavaks varuteguriks ning tähistatakse [S]
Võlli skeem valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Koormused valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Vajalikud etapid: 1. Koostada võlli väändemomendi epüür; 2. Tuvastada detaili ohtlik ristlõige (ohtlik lõik) ja koostada tugevustingimus väändele; 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10''; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10'', siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); 6. Arvutada õõnesvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 7. Koostada mõlema võlli väändenurga epüür võttes kõikide elementide (laagerdused, rihmarattad) keskkohtade
1.5. Konstruktsioon ja selle ohutus Eeldus = konstruktsiooni Järeldus = konstruktsioon peab suutma kanda avariid tuleb igal juhul vältida suuremaid koormusi, kui talle tavaolukorras mõjuvad. Konstruktsioon peab olema loodud tugevusvaruga tegelik tugevus Varutegur = tugevusvaru arvuline näitaja: Tugevusvarutegur = nõutav tugevus Varutegureid eristatakse iseloomu järgi: Tegelik varutegur S näitab, mitu korda (detaili) tegelik tugevus erineb arvutuslikust (näitab tegeliku olukorra ohtlikkust)
Paindepinge punktides G Punktis G mõjub survepinge (-) Paindepinge punktides (kasutades MS Excel't) Tabel Paindepinge punktides Suurim paindepinge on ristlõike punktides D, ehk kõikides punktides, mille koordinaat on z = -80 mm Kõvera varda pikkepinge: Joonis Painde- ja pikkepinge epüür 6 Tugevustingimus kõiki pingekomponente arvestades ning jõu F suurim lubatav väärtus. Kõvera varda tugevustingimus: - materjali voolepiir [S] nõutav varutegur - Ohtliku ristlõike ohtlike punktide summaarne normaalpinge S - Tegelik varutegur ohtliku ristlõike ohtlikes punktides Konksule lubatav jõud: 7 Tugevuskontroll Rirtlõike suurim paindepinge tõmbel: Rislõike suurim paindepinge survel: Ristlõike tõmbepinge pikkel: Rislõike suurim tõmbepinge: Ristlõike suurim survepinge: Tugevuskontroll ohtlikes punktides Konksu tugevus on tagatud ja suurim lubatav jõud on 17 kN
Vajalikud etapid: Veetav 1. Koostada võlli väändemomendi epüür; rihmaratas 2. Tuvastada detaili ohtlik ristlõige (ohtlik lõik) ja koostada tugevustingimus väändele; 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10''; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10'', siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); 6. Arvutada õõnesvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 7. Koostada mõlema võlli väändenurga epüür võttes kõikide elementide (laagerdused, rihmarattad) keskkohtade
M4 Veetav Võll rihmaratas Laagerdus MVedav Veetav rihmaratas 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10’’; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10’’, siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); 6. Arvutada õõnesvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 7. Analüüsida kahe saadud lahenduse erinevusi ning eeliseid ja puudusi (mass, hind jm).
M tugevustingimusest = [ ] W Plaadi materjal: teras S235J2G3 (EN 10025) [2, 3] Mehaanilised omadused: voolavuspiir ReH (y) = 235 MPa; tugevuspiir Rm (u) = 360 - 510 MPa; elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. Siis lubatav paindepinge [ ] = ReH = 235 157 MPa, S 1,5 kus S = 1,5 tugevuse varutegur. Minimaalne telgvastupanumoment M 1500 W = 9,6 * 10 -6 m3 [ ] 157 *10 6 hb 2 Plaadi telgvastupanumoment seega W = , seega 6 6W 6 * 9,6 * 10 -6 b = 6,2 * 10 -3 m. Valime b=6,5 mm. h 1,5 Plaadi mass m1 = l1lb = 3,0 * 1,4 * 0,005 * 7800 228 kg 3
3.2 Arvutan ristlõigete pindalad. D- ristlõike läbimõõt d- ava läbimõõt A- pindala 4. Detaili pikkepinge epüür. 4.1 Arvutan pikkepinged valitud ristlõigetes. N- ristlõike sisejõud A- ristlõike pindala - pikkepinge 5. 5.1. Määran ohtliku ristlõike. Ohtlik ristlõige on D6=50 mm 5.2. Koostan tugevustingimuse. Kõigepealt leian lubatava (ohutu pinge). [S] Nõutav varutegur *Tugevustingimus 5.3. Arvutan suurima lubatava F-i väärtuse 6. Tugevuskontroll. 6.1. Arvutan varuteguri tegeliku väärtuse. 6.2. Tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes tegeliku varuteguri järgi. Tegelik varutegur ei ole nõutavast väiksem, seega on detaili tugevus tagatud. 7. Vastus. Koormusparameetri F suurim lubatav väärtus on 229 kN.
töötab lõikele. Mõlemad keevisõmblused tuleb hk võrra pikemad keevitada, seega: Arvutan vahelehe vähima võimaliku ristlõikepindala keevisõmbluste otsa juures tugevustingimusest tõmbele ning valin Ruukki kataloogist sobiva ristkülikristlõikega vahelehe tooriku. Neetliite puhul oli vahelehe paksuseks 12mm, jätan siin samaks. Ruukki kataloogist valin sobiva vahelehe: 200 x 12 mm Kontrollin komponentide tugevust tõmbel ning keevisõmbluste tugevust lõikel Vahelehe tegelik varutegur tõmbel: Nurkteraste tegelik varutegur tõmbel: Keevisõmbluste tegelik varutegur lõikel: Järelikult on kõigi nõutud detailide ning keevisliidete tugevus piisav. Joonis:
Harjutustunnid: Assistent, td. Alina Sivitski, tuba AV-416; [email protected] MHE0042 MASINAELEMENDID lI TTÜ MEHHATROONIKAINSTITUUT 4 EAP - 1-1-1- E MASINAELEMENTIDE JA PEENMEHAANIKA ÕPPETOOL 2010/2011. õ.a. KEVADSEMESTER ______________________________________________________________________________ Nüüd arvutame varutegur paindele: Siin parameetrite väärtused on: KF = 0.95 (töötluse varutegur) ψσ = 0.2 (empiiriline tegur; meil on süsinikteras) ______________________________________________________________________________ Harjutustunnid: Assistent, td. Alina Sivitski, tuba AV-416; [email protected] MHE0042 MASINAELEMENDID lI TTÜ MEHHATROONIKAINSTITUUT 4 EAP - 1-1-1- E MASINAELEMENTIDE JA PEENMEHAANIKA ÕPPETOOL
k on älve samatelg ve samatelg Siduri samatel sed sed eripära gsed NB! Võlli läbimõõt (võlli ja rummu läbimõõt), määrata tugevustingimusest väändele! Tuleb arvesse võtta ka pingekontsentraatori (liistu) mõju! Varutegur [S] =3. Võllide materjal on teras C45 (σТ = ReH = 370 MPa). Analüüsida, millised masinad võiksid olla ühendatud mootoriga (vastavalt koormuse liigile ja töörežiimile). Mis on pakutud sidurite omadusteks, eelisteks ja puudusteks? Antud: Pöördemoment Mv = 380 Nm Koormuse liik – raske Sidruri eripära – radiaalhälve Varutegur [S] = 3 Võllide materjal on teras C45 (σТ = ReH = 370 MPa)
1.1. Miks on tugevusanalüüs insenerile oluline? * projekteeritud ja valmistatud 1.35. Nimetage aspekte, mis mõjutavad varuteguri valikut!: *koormusolukorra tooted (masinad, seadmed, aparaadid jm. konstruktsioonid) peavad töötama määramatuse hinnang- kui koormusi saab hinnata vaid ligikaudselt, tuleb võtta ohutult ja tõrgeteta (purunemine, deformatsioonid, kulumine, jne.) suurem varutegur *materjali tugevuse määramatuse hinnang - kui kasutatavate 1.2. Millised kolm põhilist aspekti mõjutavad detaili töövõimet? * Geomeetria, materjalide omadused on teada ligikaudselt *arvutusskeemi täpsus ja materjal, koormused metoodika lihtsustused * konstruktsiooni vastutusrikkus ohutuse ja võimalike 1.3. Millist füüsika haru käsitleb Tugevusõpetus
..................................................................................10 4.4 Puitvarda ohutu koormus F, mis sõltub varda läbimõõdust............................................10 4.5 Puitvarda optimaalne läbimõõt.......................................................................................10 4.5.1 Terastrossi tõeline tugevusvarutegur........................................................................10 4.5.2 Trossi diameeter, kui terastrossi varutegur on ligikaudu võrdne puitvarda omaga, ning koormusena kasutan samuti terastrossi koormust.....................................................11 4.6 Puitvarda koormuse "F" suurim lubatud väärtus, kui d = 2 cm......................................11 4.7 Tarindile lubatav suurim koormus F...............................................................................11 5. Tugevuskontroll................................................................................................
4 ∗ 3,5 ∗ 103 𝑁 𝑑≥√ = 29,78 𝑚𝑚 = 2,978 𝑐𝑚 ≈ 𝟑 𝒄𝒎 𝜋 ∗ 6.67 MPa 32 𝐴p = 𝜋 ∗ = 7,06 𝑐𝑚 2 = 0,0007𝑚2 4 4. Puitvarda ohutu koormus F, mis sõltub varda läbimõõdust 1,75 ∗ 𝐹 40.8 ∗ 106 ≤ → 𝐹 ≤ 2720 N ≈ 2 𝑘𝑁 0,0007 6 Tarindile suurim lubatav väärtus on 2 kN 5. Terastrossi ja puitvarda tõeline tugevusvarutegur St – trossi tegelik varutegur Sp – puitvarda tegelik varutegur Terastrossi varutegur, kui F = 2 kN 𝐹𝐿𝑖𝑚 𝐹𝐿𝑖𝑚 40,8 𝑆𝑡 = = = = 7,9 ≈ 7 ≥ [𝑆] 𝑁𝑡 2,56 ∗ 𝐹 2,56 ∗ 2 Puitvarda varutegur, kui F = 2 kN 𝜎𝑢,𝑠𝑢𝑟𝑣𝑒 ∗ 𝐴p 40,8 ∗ 106 ∗ 0,0007 𝑆𝑝 = = = 8,16 ≈ 8 ≥ [𝑆] 𝑁p 1.75 ∗ 2 ∗ 103
Võlli skeem valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Koormused valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Vajalikud etapid: 1. Koostada võlli väändemomendi epüür; 2. Tuvastada detaili ohtlik ristlõige (ohtlik lõik) ja koostada tugevustingimus väändele; 3. Arvutada täisvõlli ohutu läbimõõt, valides tulemuse eelisarvude reast R10''; 4. Arvutada täisvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 5. Arvutada õõnesvõlli sise- ja välisläbimõõt, võttes sise- ja välisläbimõõdu ligikaudesks suhteks 0,6 (välisläbimõõt valida eelisarvude reast R10'', siseläbimõõt ümardada täismillimeetriteks); 6. Arvutada õõnesvõlli tegelik varutegur väändel ning kontrollida võlli tugevust; 7. Koostada mõlema võlli väändenurga epüür võttes kõikide elementide (laagerdused, rihmarattad) keskkohtade
c 0,11 α =π−arctan =π −arctan =¿ 2,356 rad a 0,11 3.5 Suurimad toereaktsioonid Fmax =√ F 2F + F 2M −2∙ F F ∙ F M ∙ cosα= √1,252 +10,62−2∙ 1,25∙ 10,6 ∙ cos 2,356=9,35 ≈ 9,4 kN 4.Poldi tugevusarvutus 4.1 Ühes poldis tuleb tekitada tõmbejõud F max 9,4 [F ]Polt =1,2∙ =1,2 ∙ =75,2 kN f 0,15 Liite läbilibisemiseohtu arvestav varutegur f – hõõrdetegur detailide vahel 4.2 Ühe poldi arvutuslik nõutav sisejõud N A =1,3∙ [ F ] Polt =1,3∙ 75,2=97.76 ≈ 98 kN Varutegur, mis arvestab poldi väändedeformatsiooni. 4.3 Nõutav ühe poldi arvutuslik ristlõikepindala NA 98 ∙10 3 AA≥ [ S ]= 6 ∙ 1=168,96 ∙ 10−6 m2 ≈ 169 mm2 σ Pf 580∙ 10 σ Pf - 8
pinged koormuse rakendamise iseloomust. Elastsusmoodul(Hooke´i seadusest) iseloomustab materjali jäikust, võimet vastu panna deformatsioonidele. Pingedimensiooniga võrdetegur E: suurem E= väiksem moone (sama pinge puhul). Hooke´i nihkeseadus. Nihkeelastsusmoodul: pingedimensiooniga võrdetegur G. Tugevustingimus: konstruktsioonis esinevad pinged ei tohi ületada lubatavat pinget Lubatav pinge on piirpinge, mida on vähendatud nominaal varutegur Sn korda. Deformatsioonienergia- deformeerumisel koguneb hulk energiat, koormuse eemaldamisel see energia vabaneb. Mida suurem on konstruktiivne deformeeruvus, seda suuremat enertiat saab ta varuda enne purunemist, nt kasutades löögi energiat(autode põrkerauad) ). Tõmbediagramm (= pinge - deformatsiooni tunnusjoon) = (standardsest) tõmbekatsest
võime vabaneda juhuslikest (väikestest) suur läbipaine kriitilisest suurema tasakaaluasendi hälvetest telgkoormuse F3 > FCR toimel kus: [S]N ülesandes nõtke nõutav Nõtke nõutav (ehk [S ]N = FCR varutegur; normatiivne) varutegur: [F ] [F] vardale lubatav teljesihiline survekoormus, [N]; FCR vardale arvutatud kriitiline koormus (mille korral tekib nõtke), [N]. Surutud varda nõtkearvutus = surutud varda stabiilsuse analüüs 13.2. Sirge varda kriitiline survekoormus PROBLEEM:
72]); e materjali loomulik varisemisnurk (e = 35 [1, lk. 72, tabel 77]). Asendades valemis (2.2) valemisse (2.1), saame lindi laiuseks B Q 600 B= = = 1,992m 576 tan v c 576 tan(7) 3 0,75 0,95 Standardseks lindi laiuseks võtan B = 2000 mm ja lindi vahekihtide arv i = 3. 2.2. Saadud lindi tugevuse varuteguri K kontrollarvutus Lindi varutegur K on arvutatud seosest (2.3) i B #$ K= *K+,(2.3) S&'( 4 kus K lindi varutegur; i lindi vahekihtide arv (i = 3); B lindi laius m, (B = 2 m); tk lindi ühe kihi, laiusega 1 m, tõmbetugevus N/m, (tk = 115·103 N/m [1, lk. 76]); Smax lindi maksimaalne tõmbejõud, mis on võrdne vedavale trumlile pealejooksva lindiharu tõmbejõuga N;
max Rummi sisepinna punktide radiaalpinge: Rad =-Pmax =-94,5 MPa Rummu sisepinna punktide tugevustingimus: ¿ max 2 max max Rad ¿ - Tang Rad ¿ -94,5¿ 2-156(-94,5 ) ¿ 1562 +¿ ¿ ¿ Ekv = ¿ Voolepiir C60E korral valin: y =450 MPa y 450 Varutegur: s = Ekv = 219 =2,05 Tugevuse tingimus: s =2,05 [ s ]=1,7 Rumm on piisavalt tugev, et pidada vastu 3. Arvutada liitele lubatav pöördemoment. Istu 20 H 7 /r 6 vähima pinguga ülekantab pöördemoment: 2 F hmind fPmin Ld 0,1517,010 6 0,060,04 22 M Vmin= = = =134,95 135 Nm 2 2 2 , kus hõõrdetegur f = 0,15 4
sisejõud ja A on ristlõike pindala, ainult erinevate pindalade korral. Pikkepinge avaldised: Pikkepinge epüür Sellelt epüürilt saan välja lugeda, et lõigul CG on varras kõige rohkem pingestatud. Arvutan välja lubatava koormusparameetri F Lubatav koormus on vardale mõjuv pinge, mis müjub varda enim pingestatud punktis ja millega ei kaasne varda deformatsioon. Lubatav pinge on , kus Y on terase voolepiir ja [S] on nõutav varutegur. Varda tugevuse tingimusest, et üheski varda punktis ei tohi pinge tegelik väärtus ületada pinge luvatavat väärtust, saan kirjutada. Sain, et lubatav koormus on 265,9 kN. 6. Tugevuskontroll Kontrollin, kas varras peab vastu kõige nõrgemas kohas leitud koormusega. Tegelik pinge on lubatavast väiksem, seega varda tugevus on tagatud. Arvutan ohtliku ristlõike C tegeliku varuteguri. Tegelik varutegur ei ole nõutavast väikse, seega varda tugevus on tagatud.
2.14. Sõnastage pikkepinge märgireegel! Pikkepinge (tõmbepinge või survepinge) = normaalpinge Tõmbepinge on positiivne (+) ning survepinge on negatiivne () 2.15. Kuidas laotub pikkepinge? Pikkepinge (tõmbepinge või survepinge) laotub üle varda ristlõike ühtlaselt (kõigis varda ristlõike punktides on üks ja sama väärtus): 2.16. Selgitage lubatavat pinget! konkreetse ülesande (koormusseisundi) puhul ohutuks loetud pinge: 2.17. Mis on tegelik varutegur? Varutegur on tegeliku tugevuse ja nõutava tugevuse jagatis.Tavaliselt 1,5 Tegelik varutegur S näitab, mitu korda (detaili) tegelik tugevus erineb arvutuslikust (näitab tegeliku olukorra ohtlikkust). 2.18. Mis on nõutav varutegur? Nõutav varutegur [S] näitab, mitu korda (detaili) tegeliku suurima pinge väärtus peab ületama arvutuslikku enne materjali piirseisundi saabumist (lühiajaliselt või avariiolukorras) konstruktsiooni kõige ohtlikkumas punktis. 2.19
järgi. [1 ] . Selle trossi füüsikalised näitajad on järgmised: 1) Trossi diameeter- 4 mm 2) Minimaalne katkemistugevus- 950 Kg 3) Ehitus- 6x7+ FC 4) Traatide arv- 42 5) Kaal Kg/ 100 m- 5,6 Kg Antud valiku puhul arvutan trossi varuteguri (S) S=Fmin/ F12 Kus: F- trossi minimaalne katkemistugevus, 9500 N F12- Trossile mõjuv kogujõud, 6286 N S=9500 N/ 6286 N =1,5 Seega on trossi varutegur 1,5 kordne ,kuna antud plokiratta kasutusvaldkonnas pole varutegur väga tähtis, erinevalt näiteks liftidel nõutavatest varuteguritest siis sobib see tross minu plokirattale. Laagrite valik Lähteülesandes on määratud ,et plokiratas peab olema kahel veerelaagril. Kuna plokirattale mõjuv kogujõud on 6286 N siis kahe laagri puhul mõjub kummalegi laagrile jõud 3143 N. Laagrite valikul on oluline laagri siseläbimõõt, see peab olema piisavalt suur, et laagreid
6. Mis on materjali tinglik voolavuspiir? Tinglik voolavuspiir Rp0.2 (kui materjalil voolavus puudub), pinge, mille korral plastiline jääkdeformatsioon on 0.2% 7. Mis on materjali tugevuspiir? tugevuspiir Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge. Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub 8. Milles seisneb tugevusvaru? Tugevusvaru peab olema igal konstruktsioonil, et see püsiks ka äärmuslikes oludes. 9. Mis on varutegur? Piirpinge ja tegelike pinge vahelist suhet nimetatakse varuteguriks. Sitke materjali jaoks ReH S= . 10. Mis on detaili deformatsioon? Deformatsioon - detaili (tarindi, keha, varda) kuju ja mõõtmete muutus (koormuste mõjudes) 11. Milles seisneb materjali elastsus? Elastsus - materjali omadus koormuse vähenedes taastada detaili esialgsed kuju ja mõõtmed (osaliselt või täielikult. 12. Mis on Poisson'i tegur?
F = m/ Meetodites, mis kasutavad osavarutegureid pinnase omadustele ja koormustele, tuleb arvutustes kasutada nn arvutusväärtusi cd = c/c ja d = arctan(tan/), kus c ja on tugevusparameetrite normväärtused ja c ning vastavad osavarutegurid. Kasutatakse ka varutegurit Fs = s/sv, kus s on pinnase tegelik nihketugevus lihkepinnal ja sv püsivuse tagamiseks vajalik nihketugevus. Kõverjoonelist lihkepinda kasutavate arvutusmeetodite puhul määratakse varutegur kui lihkekeha kinnihoidvate ja liikumapanevate momentide suhet F = M k/Ml. Näiteks on ideaalse liiva puhul (c = 0) varutegur F = / ja ideaalse savipinnase ( = 0) puhul FH= 4c/H. 9.6 Lõpmatult pika etteantud lihkepinnaga nõlva püsivus Joonisel 9.5 toodud lõpmatult pika nõlva varuteguri või kihi kriitilise paksuse saab leida samuti tugevustingimuse = c + tan kaudu. Horisontaalsuunas pikkusega L lõigu kaal on P = HL
= == 7850 = == 7649,04 ohtlikuim ristlõige = = 4214,67 = == 1761,54 3. Pindala graafik ja pikijõu epüür 4. Koostan tugevustingimuse Lubatav ohutu pinge: MPa Tugevustingimus: = 474,5 F 5. Arvutan suurima F väärtuse 474,5 F 117,5 F 6. Arvutan tegeliku varuteguri Lubatav koormus: F = 247 kN Tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes 2 pinge järgi: MPa Tegelik pinge on lubatavast väiksem, s.t. VARDA TUGEVUS ON TAGATUD =5 Tegelik varutegur on lubatavast suurem, s.t. VARDA TUGEVUS ON TAGATUD 7. Vastus Lubatav koormusparameeter: F= 247 kN Varuteguri väärtus ohtlikus ristlõikes 2:
koondamistsentri ja suuname sidemereaktsioonid N1 ja N2 mööda vardaid. Koostame tasakaaluvõrrandid: 1.) Fx=0 F1cos+F2+F3cos-N1-N2cos=0 2.) Fy=0 F1sin+F3sin+N2sin=0 Leiame varraste sisejõud: Jõud N1 ja N2 on positiivsed, mis tähendab, et mõlemad torud on tõmmatud. Torude minimaalse ristlõikepindala leiame tugevustingimusest: Kus N-varda sisejõud(valima suurima) -lubatud normaalpinge, S-tugevuse varutegur Sellisel juhul on toru minimaalne ristlõikepindala: Kataloogist valime nelikanttoru 25*25*2, mille ristlõikepindala on A=1,74 cm2.
mitu laenajat. Enamasti on tegu nii suurte summadega, et ükski pank ei soovi üksi nii suurt riski võtta. Kohustuslikud reservid Kohustusliku reservid on kindlaksmääratud osa panga hoiustest, mida ei saa välja laenata. Eesti Pank on kehtestanud kohustusliku reservi määraks 10% hoiustest. Varutegur Varutegur on reservi suurus, mida pank peab hoidma. Rahaloomekordisti Rahaloomekordisti ehk rahakordaja arvutamiseks jagatakse 100 varuteguriga. Rahamass suureneb või väheneb rahaloomekordisti võrra. Hoiustajate kaitse - Hoiuste tagamise süsteem - Pangajärelvalve Eesti Pank Eesti Pank on keskpank, mida juhib Nõukogu., mille esimehe nimetab ametisse Riigikogu Vabariigi
Garanteerides ääriku mitteavamist, peab minimaalne ekvivalentpinge seina ja ääriku vahel olema [1,2]. Valime Kuna Siis Survepinge tekib poldi eelpingutusjõust, kusjuures Siis, Valime Ääriku suvrepinge: . Poltidele mõjuva välisjõudu F1 saame tingimusest: Siis, Koormus enamkoormatud poldile: Kus -koormustegr, =0,2.....0,3 Siis minimaalne keerme siseläbimõõt: Kus, Valin poldi M12 , mille d1 = 10,106 mm. Siis poldi sisepinge Ja tugevuse varutegur: Poldi lõiketugevus: Jõud F on jagatud nelja poldi vahel. Siis ühele poldile mõjuva lõikejõu saame tasakaaluvõrrandist: Lõikepinge, Järeldus: Seega ääriku kinnitamiseks võib kasutada polte M12 - 8.8
MHE0041 MASINAELEMENDID I Kodutöö nr. 3 Variant nr. Töö nimetus: Keermesliide A -6 B -1 Üliõpilane: Rühm: Juhendaja: Igor Penkov Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 11.11.2010 1. Ülesanne Valida ääriku mõõtmed ja arvutada poltliide. Andmed Keevisliite mõõtmed 70 mm x 50 mm M = 1872 Nm q = 2,6kN/m = 2600 N/m l = 1,2m Q = ql = 2600*1,2 = N = 3120 N Materjal teras S355J2H voolepiir ReH = 355 MPa 2. Lahendus 2.1 Poltide ja ääriku valik Valin 4 polti tugevusklassist 8.8 Ääriku mõõtmeteks valin: Ääriku laius b = 140 mm Ääriku kõrgus h = 200 mm 2.2 Äärikule mõjuvad pinged Ääriku paindepinge Valin See survepinge peab tekkima poltide eelpingutusest. Valime eelpingutusjõuks 22 kN Ääriku survepinge on 1....
- kliimakindlus: töötemperatuur -10C … +40C - esteetika ja ergonoomika: tootel kaubanduslik välimus 2. Ajami kinemaatiline skeem 3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tugevustingimust Fkr Fmax F S Fmax m g 1100 9,81 10791N 10,8kN kus g = raskuskiirendus m = tõstetav mass Nõutav varutegur [S] = 5,5 Trossi kriitiline jõud Fkr Fmax S 59,4kN Valin trossi TEK 13310, mille Ft = 59,7 kN 59,7 Fmax 10,8kN F 10,9kN 5,5 Trossi mõõt d = 10 mm, järelikult trumli läbimõõt D e d 20 10 200mm 0,2m e – töörežiimist sõltuv tegur, antud töö puhul e = 20. 4. Mootorreduktori valik
MHE0042 MASINAELEMENDID II Kodutöö nr. 2 Variant nr. Töö nimetus: Võlli konstrueerimine ja arvutus väsimusele A -4 B -2 Üliõpilane (matrikli nr ja nimi) Rühm: Juhendaja: A.Sivitski Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 23.04.2014 Fr Fa l/2 l Ülesanne m d2/2 Ft m Projekteerida võll ja läbi viia võlli arvutus väsimusele. Põhjendada võlli materjali ja kuju valikut. Võlli materjal: karastatud teras C55E (ReH = 420 MPa, Rm = 700 MP...
Telfri sõidutee valik Algandmed M koormus := 2000kg L := 9m Telfri tõstejõud Fkoormus := M koormus g = 19.6 kN Telfri omakaaluks arvestan M telfer := 150kg Ftelfer := M telfer g = 1.5 kN Telfri enda ja koormuse poolt tekitatav summaarne jõud Fsum := Fkoormus + Ftelfer = 21.1 kN Joonis 1. Kraana sõidutee koormused Paindemoment kraana sõidutee keskel Fsum L M C := = 47.44 kN m 2 2 Joonis 2. Kraana sõidutee paindemomentide epüür Varutegur s := 3.5 Kraanatala teraseks valin S355J2 355 adm := = 101.429 3.5 adm := 100MPa M max max = adm Wx MC 3 Wx := = 474.4 cm adm Valin Frelok tootekataloogist (1, lk 35) talaks IPE 300, mille vastupanumoment 3 kg Wx := 557.1cm , ning omakaal M tala := 42.2 ...
väsimuseks. Metalli purustamiseks piisab kümnekorrast tsüklist. 3. Konstruktsiooni tugevusarvutus. Kasutamise käigus konstruktsiooni koormatase. Lihtkoormamine – kõik rakendatavad jõud kasvavad samaaegselt ja on võrdelised ühe parameetriga F. Tugevusarvutusega taotletakse koormuse ohutust konstruktsioonile. Koormuse ohutuse saab mõõta varuteguriga S, S=Fdam/F (F – konstruktsioonile mõjuv koormus, Fdam ohtlik koormus). Varutegur näitab, mitu korda võiks koormust suurendada, enne kui tekib konstruktsiooni ohtlik seisund. Piisava ohutuse saavutamiseks peab olemas rahuldatud konstruktsiooni tugevustingimus, mis väljendab mõtet, et tegelik varutegur ei tohi olla väiksem vajalikust ehk nimivarutegurist. Valitakse kogemuslikult, peab tagams nii konstruktsiooni ohutuse kui ka ökonoomsuse. Liiga väikese varuteguri korral pole tagatud ohutus, liiga suure puhul sisaldab konstruktsioon liigset materjali.
Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 05.01.2012 Lihtne varrastarind Andmed Materjalid: terastross: piirjõud , Trossi läbimõõt on 10mm männipuit: piirpinge ; Nõutav varutegur [S] = 6 H = 3,8 m L = 1,1 m 1. Tarindi varraste sisejõud Arvutatakse nurgad a ja b 1) Esmalt leitakse pikkus B sin60°= Leitakse c c = 3800-866 = 2934mm Leitakse d d = cos60°*1000 = 500 mm Leitakse nurk a tana = b = 90 61,8 = 28,6 Tasakaalutingimused (1) (2) (1) (2) Avaldan (1)'st Asendan (2)'st Miinusmärk tähendab, et peab olema joonisel vastupidise suunaga 2
2. Ajami kinemaatiline skeem Joonis 1: Kinemaatiline skeem. 1 - raam, 2 - mootorreduktor, 3 - kettülekanne, 4 trummel 3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tingimusi Fmax [F] = Fkr/S Maksimaalne pingutusjõud Fmax = mg = 800 kg * 9,81 7484 N kus: g= 9,81 m/s2 raskuskiirendus; m tõstetav mass Joonis 2: Tross TEK 13310 Nõutav varutegur [S] = 5,5 [2] Trossi kriitiline jõud Fkr= Fmax * [S] = 7484 * 5,5 41162 N 42 kN Pidades silmas trossi võimaliku keeramist nii trumlile kui ka alt olevate trossi keerdude peale valime trossi TEK 13310 [3], mille Ft = 59,7 kN Siis Fmax = 7484 N < [F] = Ft/S = 59,7 / 5,5 10,9 kN Trossi mõõt d = 10 mm. Siis trumli läbimõõt D = ed = 20*10mm= 200 mm kus e - tööreziimist sõltuv tegur, mis valitakse ehitusnormide järgi muutub vahemikus 20..
1.Istu skeem ja pingu piirväärtused Andmed: d = 50mm – võlli läbimõõt d2 = 105mm – rummu välisläbimõõt [S] = 2 - varutegur L = 90 mm – rummu laius Pingist Ø50H7/r6 Materjaliks parendatud teras C60E 1.1 Rummu piirväärtused Ava Ø50H7 tolerants on: TD = 25 µm = 0,025 mm.
− 8 * 1083 ≈ 1.82 φ4 = 1 1.82 (1 − 48.612 2 * 1082 ) ≈ 0.49 5. Koormuse F suurim lubatud väärtus (0,1 kN täpsusega) varda iga kinnitusviisi jaoks Tugevustingimus nõtkel : F φ·A·σ y F ≤ [S] lim = [S ] , kus A on ristlõike pindala, φ on nõtketegur, σ y on materjali voolepiir ja [S] on nõtke varutegur. Varras 1: 0.42 * 3.01 · 10−4 · 355 · 106 F1 ≤ 2 = 22439 N = 22.4 kN Varras 2: 0.16 * 3.01 • 10−4 • 355 • 106 F2 ≤ 2 = 8548 N = 8.5 kN Varras 3: 0.53 * 3.01 • 10−4 • 355 • 106 F3 ≤ 2 = 28316 N = 28.3 kN Varras 4: 0.49 * 3.01 • 10−4 • 355 • 106
g raskuskiirendus, m/s. Arvutuslik väändemoment T = Fw 0,25b = 11,35 0,25 3 8,5 kNm Väändepinge T 8,5 10 3 = = 10,6 W p 0,79851 10 -3 MPa Ekvivalentpinge leiame kasutades suurima nihkepinge tugevusteooriat [3] ekv = 2 + 4 2 = (152 + 1,06) 2 + 4 10,6 2 159 MPa Tugevuse varutegur 4 ReH 355 S= = 2,2 eq 159 Varuteguri piirid on S = 1,3 ... 2,5. Seega saavutatud varu loeme rahuldavaks. 3. Keevisõmbluste tugevuskontroll Lähteandmed: 1 = 35, 2 =55, l1 = 204 mm, l2 = 138 mm, D = 324 mm, d = 308 mm, r = 154 mm, a1 = 93 mm, a2 = 133 mm, b1 = 210 mm, b2 = 300 mm, lmax = 366 mm Keevisõmbluse kaatet k = 10 mm. Tugiplaatide laius t = 12 mm. Paindemoment M = 92,6 kNm, väändemoment T = 8,5 kNm, põikjõud Q = 23,8 kN.
m4 := 1 pingutustrumli tegur, konveieri konstuktiivsed tegurid (2, lk 202, Tabel 50) ( ) P := g q + q 0 Lh + q H m1 m2 m3 m4 = 5.5 kN Trumlile pealejooksva lindiharu pingsus, kui f := 0.3 (hõõrdetegur, 2, lk 211), := 210deg (lindi haardenurk) f e Sp := P = 8.3 kN f e -1 3N Lindi kihtide arv, kui T := 115 10 ja varutegur k := 9.5 m k Sp i L := = 1.137 Bl T Valin vahekihtide arvuks i L := 2 Lindi pikkus 2 2 L := H + Lh = 38.478 m Lindi ühe tsükli aeg L T := 2 = 48 s v Lindi paksus, kui lindi ühe kihi paksus := 2.5mm, alumise kattekihi paksus akiht := 1.5mm ja ülemise kattekihi paksus ü kiht := 3mm (2, lk 203, Tabel 51) t := i L + akiht + ü kiht = 9.5 mm 2
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
