Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar GÉPTERVEZÉS II. SEGÉDLETEK

Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar

BUDAPESTI MŐSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Közlekedésmérnöki Kar

Jármőelemek és Hajtások Tanszék

GÉPTERVEZÉS II.

SEGÉDLETEK Összeállította: Szerzık:

Devecz János

1. fejezet: Dr. Nyitrai János, Dr. Nyolcas Mihály 2. fejezet: Dr. Borbás Lajos 3. fejezet: Dr. Seres László 4. fejezet: Dr. Borbás Lajos 5. fejezet: Dr. Borbás Lajos 6. fejezet: Dr. Eleıd András

Budapest 2002

Jármőelemek és Hajtások Tanszék

TARTALOMJEGYZÉK

I. TERVEZÉS KATALÓGUSOKKAL KISFELADAT ................................................................ 3 "A" típus: Pneumatikus lemezmegfogó egység tervezése ............................................................... 3 "B" típus: Pneumatikus manipulátor tervezése ................................................................................ 5 "C" típus: Hidraulikus élhajlítógép tervezése .................................................................................. 7 "D" típus: Hidraulikus forgódaru tervezése ..................................................................................... 9 "E" típus: Csıhálózat tervezése ..................................................................................................... 11 II. TÖRÉSMECHANIKAI MÉRÉS .............................................................................................. 13 1. A törési módok áttekintése..................................................................................................... 13 2. Optikai feszültségvizsgálat alkalmazása törésmechanikai paraméterek meghatározásában . 16 2.1 Feszültségeloszlás modellezése optikailag aktív anyagok alkalmazásával ................... 16 2.2 Feszültségintenzitási tényezı meghatározásának gyakorlati lépései ............................. 16 2.2.1 A próbatest kialakítása ........................................................................................... 16 2.2.2 Rendszám-eloszlás meghatározása ........................................................................ 16 2.2.3 A modellkísérlet eredményeinek alkalmazása a tényleges szerkezeti kivitelre ..... 18 3. Törésmechanikai feladat ........................................................................................................ 20 III. SIKLÓCSAPÁGYAK VIZSGÁLATA.................................................................................... 23 1. Bevezetés ............................................................................................................................... 23 2. Siklócsapágy súrlódási tényezıjének meghatározása ............................................................ 24 2.1 Számítási összefüggések ................................................................................................ 24 2.2 Mérési eljárás ................................................................................................................. 25 IV. BEPATTANÓ KÖTÉSEK MÉRETEZÉSÉNEK ALAPJAI ................................................ 28 1. Alapfogalmak ......................................................................................................................... 28 2. Karos kötések méretezési irányelvei ...................................................................................... 29 2.1 Állandó keresztmetszető egyenes kar végének szerelési besüllyedése .......................... 31 2.2 A szélsı szál megengedett nyúlása a befogási keresztmetszetben ................................ 31 2.3 Tervezési lehajlás ........................................................................................................... 33 2.3.1 Tervezési lehajlás állandó karkeresztmetszet esetén ............................................. 33 2.3.2 Tervezési lehajlás egyenszilárdságú karkeresztmetszet esetén .............................. 33 2.4 Szerelési erı ................................................................................................................... 35 2.5 Rögzítıerı számítása ..................................................................................................... 35 2.5.1 Oldható kötés esetén .............................................................................................. 35 2.5.2 Nem oldható kötés esetén ...................................................................................... 36 2.6 Az „η” tényezı meghatározása ...................................................................................... 36 2.7 A kar orr-kialakításának ellenırzése .............................................................................. 37 3. Karos bepattanó karos kötés egyszerősített szilárdsági ellenırzése ...................................... 38 V. MÁGNESES BARKHAUSEN-ZAJ DETEKTÁLÁSA MECHANIKAI FESZÜLTSÉG MÉRÉSÉRE .............................................................................................................................. 39 1. A Barhkausen-zaj fizikai alapjai ............................................................................................ 39 2. Mechanikai feszültség mérése Barkhausen-zajjal.................................................................. 40 3. Feszültségvizsgálata Barkhausen-zaj mérésével .................................................................... 42 VI. CSAVARKÖTÉS FESZÜLTSÉGI ÁLLAPOTÁNAK MEGHATÁROZÁSA SZÁMÍTÁSSAL ÉS NYÚLÁSMÉRİ BÉLYEGES MÉRÉSSEL ....................................... 43 1. Adatok .................................................................................................................................... 43 1.1 Elıfeszítı erı számítása ....................................................................................................... 43 1.2 A deformációk és a többleterı számítása ............................................................................. 44 2. A többleterı ellenırzése méréssel, kiértékelés .......................................................................... 45 VII. MELLÉKLET .......................................................................................................................... 46

I. fejezet:

Dr. Nyitrai J., Dr. Nyolcas M.: Tervezés katalógusokkal (KISFELADAT)

I. Tervezés katalógusokkal KISFELADAT "A" típus: Pneumatikus lemezmegfogó egység tervezése Az I–1. ábrán vázolt adagoló szerkezet megmunkálatlan lemeztáblák présgépbe helyezésére, ill. a kész munkadarabok gépbıl való kiszedésére szolgál. A berendezés szerszámfelek közé benyúló A gerendája hordozza a lemezmegfogó egységet, miközben a csapágyazott B oszlopon mozog függıleges irányban, illetve az oszlop tengelye körül elfordul. Mindezen mozgásokat az 1 pneumatikus munkahenger és a 2 pneumatikus forgatóhenger biztosítja. A rendszer 6 bar nyomású pneumatikus hálózatra csatlakozik.

I–1. ábra Pneumatikus adagoló elrendezési válat

3/75

I. fejezet:


FELADAT: 1. Határozza meg az A gerendát érı erıhatásokat, és végezze el a gerenda szilárdsági méretezését! Válassza meg a szükséges keresztmetszetet, ha a gerenda hidegen hajlított négyszög szelvényő idomacélból készül (MSZ 7328), anyaga Fe235B. Ellenırizze a számított keresztmetszetet, ha a megengedhetı maximális lehajlás a gerenda végén: f=3 mm. A lehajlás számítása konzolos tartók esetében az I-1. ábra jelöléseivel az (I-1) alapján: f=

F ⋅ l3 3⋅ E ⋅ I

(I-1)

2. A mellékelt katalóguslapok felhasználásával válassza ki: - a gerenda emelését biztosító 1 pneumatikus munkahengert; - a gerenda forgatását biztosító 2 pneumatikus forgatóhengert; - a hengerfelerısítést és dugattyúrúd csatlakozást, figyelembe véve a rendszer szabadságfokát. - adja meg a választott munkahenger henger D/d/H (Henger ∅ / dug.rúd ∅ / lökethossz) méretét, valamint a csatlakozásokat. 3. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg az 1 pneumatikus munkahenger beépítésére szolgáló csatlakozó és felfogó elemeket! A csatlakozó elemek rögzítése a gépvázhoz csavarkötéssel történjen! 4. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg a 2 pneumatikus munkahengerhez csatlakozó, a berendezés B oszlopának elfordítását biztosító konstrukciót! 5. Rajzolja le (méretarányosan) a hengerek szélsı helyzeteit, és méretezze be azokat!

ADATVÁLASZTÉK: (az I-1. ábra jelöléseivel) Feladat sorszáma A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

l [mm] 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600

h [mm] 100 200 300 100 200 300 100 200 300 100

F [N] 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

4/75

T [Nm] 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

püzemi [bar] 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

I. fejezet:


"B" típus: Pneumatikus manipulátor tervezése Az I-2. ábrán vázolt szerkezet izzólámpák egy ütemben történı átrakására szolgáló manipulátor egyszerősített rajza. Az A gerendán kerültek elhelyezésre az izzólámpák megfogását szolgáló elemek. A gerenda függıleges mozgatását a 1 jelő, míg a vizszintes mozgatását a 2 jelő pneumatikus munkahengerek biztosítják. A két mozgás megfelelı kombinációjával az izzólámpák kiemelhetık a gépsorból és a tárolóhelyre juttathatók. A berendezés 6 bar nyomású pneumatikus hálózatra csatlakozik.

I–2. ábra Pneumatikus manipulátor elrendezési válat

5/75

I. fejezet:


FELADAT: 1. A megadott l lökethossz figyelembevételével a vízszintes vezeték alátámasztási helyeinek elızetes felvételével végezze el a vezeték szilárdsági méretezését! A vezeték keresztmetszete tetszıleges szelvényő idomacélból készülhet, anyaga Fe235B. Ellenırizze a számított keresztmetszetet, ha a megengedhetı maximális lehajlás a gerenda végén: f=3 mm. A lehajlás számítása konzolos tartók esetében az ábra jelöléseivel a (I-2) alapján: F ⋅ L ⋅ b2 f= 3⋅ E ⋅ I

(I-2)

2. A mellékelt katalóguslapok felhasználásával válassza ki: - a vizszintes és függıleges mozgásokat biztosító 1, és 2 pneumatikus munkahengereket; - a hengerfelerısítéseket és dugattyúrúd csatlakozásokat, figyelembe véve a rendszer szabadságfokát. - adja meg a választott munkahenger henger D/d/H (Henger ∅ / dug.rúd ∅ / lökethossz) méretét, valamint a csatlakozásokat. 3. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg a vizszintes mozgást biztosító 2 pneumatikus munkahenger beépítésére szolgáló csatlakozó és felfogó elemeket! A csatlakozó elemek rögzítése a gépvázhoz csavarkötéssel történjen! 4. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg a függıleges mozgást biztosító 1 pneumatikus munkahenger beépítésére szolgáló csatlakozó és felfogó elemeket! A csatlakozó elemek rögzítése a gépvázhoz csavarkötéssel történjen! 5. Rajzolja le (méretarányosan) a hengerek szélsı helyzeteit, és méretezze be azokat!

ADATVÁLASZTÉK: (az I-2. ábra jelöléseivel) Feladat sorszáma B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10

l [mm] 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950

h [mm] 100 200 300 250 150 100 200 300 150 250

Fx [N] 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 900 1000

6/75

Fy [N] 1000 900 800 700 600 700 800 900 1000 900

m [kg] 80 70 60 50 40 50 60 70 80 90

püzemi [bar] 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

I. fejezet:


"C" típus: Hidraulikus élhajlítógép tervezése Az I-3. ábrán vázolt szerkezet egy élhajlító berendezés. A hajlítani kívánt L lemezt az A gépasztalra helyezve a B nyomólap segítségével a 2 hidraulikus munkahengerek szorítják le. Ekkor a lemez gépbıl kinyúló része a C elforgatható asztalon fekszik. A hajlítás a C asztal kívánt α szögbe történı emelésével megy végbe, melyet az 1 hidraulikus munkahenger megfelelı mozgása biztosít.

I–3. ábra Hidraulikus élhajlító berendezés elrendezési válat

7/75

I. fejezet:


FELADAT: 1. A megadott nyomaték figyelembevételével, a hidraulikus munkahenger bekötési helyeinek elızetes felvételével számítsa ki az 1 munkahenger által kifejtendı nyomóerıt. 2. A mellékelt katalóguslapok segítségével válassza ki a C asztal és a B nyomólap mozgatását biztosító 1 és 2 hidraulikus munkahengereket, illetve a dugattyúrúd csatlakozókat. - adja meg a választott munkahenger henger D/d/H (Henger ∅ / dug.rúd ∅ / lökethossz) méretét, valamint a csatlakozásokat. 3. Ellenırizze a választott hidraulikus munkahengert megengedett terhelésre és kihajlásra a asztal vizszintes (α0=0º) és felsı (αmax) helyzetben! 4. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg a hajlítást biztosító 1 hidraulikus munkahenger beépítésére szolgáló csatlakozó és felfogó elemeket! A csatlakozó elemek rögzítése a gépvázhoz csavarkötéssel történjen! 5. Rajzolja le (méretarányosan) a hengerek és a C asztal szélsı helyzeteit, és méretezze be azokat!

ADATVÁLASZTÉK: (az I-3. ábra jelöléseivel) Feladat sorszáma C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

αmax [°] 110 120 130 110 120 130 110 120 130 110

FN [kN] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

M(αmax) [Nm] 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

8/75

h [mm] 50 100 150 50 100 150 50 100 150 50

p [bar] 50 100 150 200 240 50 100 150 200 240

I. fejezet:


"D" típus: Hidraulikus forgódaru tervezése Az I-4. ábrán vázolt szerkezet egy gépmőhelyben használatos könnyő kivitelő forgódaru. Az 1 oszlophoz síkbeli csuklóval kapcsolódik a berendezés 3 gémje. A gém mozgatását, ezzel az F emelt teher megfelelı helyzetbe állítását a 2 hidraulikus munkahenger és egy, az ábrán nem látható, az 1 oszlophoz csatlakozó hidromotor végzi.

I–4. ábra Hidraulikus forgódaru elrendezési válat

9/75

I. fejezet:


FELADAT: 1. Határozza meg a gém veszélyes keresztmetszetében ébrédı igénybevételét a gém három (ϕmin, ϕ0, ϕmax) helyzetében, és válassza ki a mértékadó igénybevételnek megfelelı hidegen hajlított négyszög szelvényő idomacélt (MSz7328), ha a gém anyaga Fe235B, és a folyáshatárral szembeni biztonsági tényezı n=5. 2. Határozza meg a terhelt gém mozgatásához szükséges munkát, és az alapján válassza ki a mellékelt katalóguslapok alapján a gém mozgatását biztosító munkahengert, valamint a hozzá tartozó dugattyúrúd csatlakozót az alábbi összefüggések alapján. Az I-4. ábra jelölései: (F–hasznos terhelés, q–gém önsúlya, D–henger ∅ és H–lökethossz). ϕ max

( F) szüks

W

(q ) Wszüks

ϕ max

 ⋅ ⋅ ϕ ϕ = ⋅ α − α − α F L cos d F L sin sin( ) max max telj  ∫ ∫  ϕ min ϕ min  ϕ max  2 2 = 0.5 ∫ q ⋅ L ⋅ cos ϕ dϕ =0.5 ⋅ q ⋅ L sin α max − sin(α max − α telj )  ϕ min 

(I-3)

D2 ⋅π ⋅ H ; Wheng ≅ 1.2..1.3 ⋅ Wszüks 4

(I-4)

=

[

M (ϕ) dϕ =

]

[

Wheng = Fheng ⋅ H = p ü ⋅

]

- adja meg a választott munkahenger henger D/d/H (Henger ∅ / dug.rúd ∅ / lökethossz) méretét, valamint a csatlakozásokat. 3. Ellenırizze a választott munkahengert megengedett terhelésre és kihajlásra a gém alsó (ϕmin=αmax-αtelj), vizszintes (ϕ0=0º) és felsı (ϕmax=αmax) helyzetben! Fh =

4⋅F sin( γ − ϕ)

ahol:

tgγ =

l h ⋅ sin ϕ + y h l h ⋅ cos ϕ − x h

(I-5)

4. Tervezze meg és törzsrajz formájában rajzolja meg a hidraulikus munkahenger beépítésére szolgáló csatlakozó és felfogó elemeket! A csatlakozó elemek rögzítése a gépvázhoz csavarkötéssel történjen! 5. Rajzolja le (méretarányosan) a hengerek szélsı helyzeteit (ϕmin, ϕ0, ϕmax), és méretezze be azokat!

ADATVÁLASZTÉK: (az I-4. ábra jelöléseivel) Feladat sorszáma D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10

F [N] 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 4500 4000

L [mm] 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1500 1900 2100

10/75

αtelj [°]

αmax [°]

60

35

90

50

p [bar] 80 90 100 110 140 150 160 170 180 190

I. fejezet:


"E" típus: Csıhálózat tervezése Az I-5. ábrán egy mőhelycsarnok A-O jelő betonoszlopokon nyugvó könnyőszerkezetes épületének vázlatos felülnézeti képe látható. A csarnok falazata 30 cm vastag téglafal. A csıhálózat elhelyezésére a falon rögzítıbilincsek felhasználásával van lehetıség. A csıhálózat tartalmaz egy betáplálási helyet (az A-E, F, J, K-O helyek egyike), valamint 6 fogyasztási helyet, amelyek az ábra A-O jelő oszlopaira rögzíthetık. A vízszintes gerincvezetékek a falakon 4 m magasságban, a csarnokon belül az (G), (H), (I) jelő oszlopokhoz pedig a padló alatt vihetık. A levegıhálózatnál hegesztett kötés is megengedett, a vízhálózatnál menetes csatlakozás alkalmazandó. Hideg csıhajlítás csak ½” méretig megengedett, horganyzott csöveknél egyáltalán nem.

I–5. ábra Mőhelycsarnok elrendezési válat

HÁLÓZATTÍPUSOK: a) Ipari vízhálózat vízsebesség: v = 2 m/s, víznyomás: p = 6 bar. b) Sőrített levegı hálózat üzemi nyomás: p = 6 bar. FELADAT: 1. Tervezze meg az I-5 ábra méreteivel, a specifikált betáplálási és fogyasztási helyek kialakításával a mőhelycsarnok csıhálózatának tervdokumentációját. 2. A megadott névleges fogyasztások figyelembevételével határozza meg az egyes szakaszokon szőkséges csıkeresztmetszeteket. Törekedjen a minimális csıkeresztmetszet megvalósítására. (A számítások során az áramlási veszteségeket ne vegye figyelembe.) 3. Készítse el a vízszintes és függıleges csıtervet (arányos szabadkézi rajz). 4. Készítse el a szükséges alkatrészek (csövek, szerelvények, stb.) tételjegyzékét A4-es lapon.

11/75

I. fejezet:


ADATVÁLASZTÉK: Feladat sorszáma E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 E15 E16 E17 E18 E19 E20

Betáplálási helyek* E F J K L M N O A B C D E F J K L M N O

A11 A22 A33 A41 E12 E23 E31 E42 L13 L21 L32 L43 A11 A22 A33 A41 E12 E23 E31 E42

Fogyasztási helyek*, ** (lásd az ADATTÁBLÁZATban) B12 C11 D11 (G)11 B22 C22 D22 (G)22 B33 C33 D33 (G)33 B41 C41 D41 (G)41 F12 J12 K12 (I)12 F23 J23 K23 (I)23 F31 J31 K31 (I)31 F42 J42 K42 (I)42 M13 N13 O13 (G)13 M21 N21 O21 (G)21 M32 N32 O32 (G)32 M43 N43 O43 (G)43 F12 N13 D41 (G)11 F23 N21 K12 (G)22 F31 N32 K23 (G)33 F42 N43 K31 (G)41 M13 C11 K42 (I)11 M21 C22 O13 (I)22 M32 C33 O21 (I)33 M43 C41 O32 (I)41

(I)11 (I)22 (I)33 (I)41 (H)12 (H)23 (H)31 (H)42 (H)13 (H)21 (H)32 (H)43 (I)12 (I)23 (I)31 (I)42 (H)13 (H)21 (H)32 (H)43

* A táblázatban szereplı betáplálási és fogyasztási helyek betőjele az I-5 ábra szerint. ** Lásd az ADATTÁBLÁZATot. Pl.: A12 jelentése: A: fogyasztási hely; 1: padlószint feletti magasság 1-es variáció (0.5 m); 2: névleges fogyasztás 2-es variáció (10 m3/óra).

ADATTÁBLÁZAT: Fogyasztási hely jele variáció*→

A B C D E F (G) (H) (I) J K L M N O

Névleges fogyasztás [m3/óra]

Fogyasztóhely padlószint feletti magassága [m] 1

2

3

4

1

2

3

0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5

1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2

1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5

2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1

5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20

10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5

20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10

12/75

II. fejezet:

Dr. Borbás L.: Törésmechanikai mérés

II. Törésmechanikai mérés 1.

A törési módok áttekintése

A lineáris törésmechanika egyik legfontosabb jellemzıje a feszültségintenzitási tényezı. Terhelési, más néven törési módtól függıen KI, KII, KIII-al jelölt mennyiség a terhelés, valamint a szerkezeti elem belsejében meglévı repedéskörnyezet geometriai kialakításának függvénye [1]. A feszültségintenzitási tényezı a feszültségállapotnak a repedéscsúcsnál fellépı szingularitás helyétıl való lefutását jellemzi, tehát konkrét anyagszerkezettıl független, és így a folyamatos anyag („kontinuum”) tulajdonságaiból vezethetı le. Ezért nyílik lehetıség arra, hogy értékét modellkisérletbıl, vagy hasonló jellegő vizsgálatból határozzuk meg [2]. Amikor a terhelés növekedésekor a feszültségintenzitási tényezı egy, az adott anyagra jellemzı kritikus értéket elér, az anyagban meglévı iniciált repedés stabilitását vesztve továbbhalad és a törés bekövetkezik. A repedés továbbhaladásának pillanatában a repedéscsúcs környezetében kialakult feszültségintenzitási tényezı az adott anyag törési szívóssága. A feszültségcsúcs nagysága önmagában még nem jellemzı a feszültségeloszlásra, így egy idealizált alakú repedés körül kialakuló teljes feszültségeloszlás elemzésébıl próbálunk a repedésre jellemzı számértéket kapni. A σ0 nagyságú, homogén húzófeszültséggel terhelt végtelen kiterjedéső lemez (idealizált állapot) vizsgálatakor a “2⋅⋅a” mérető repedés környezetének koordináta rendszerét az II– 1. ábra mutatja [3].

II–1. ábra Húzófeszültséggel terhelt, végtelen szélességő lemez „2a” repedéskörnyezetének koordinátarendszere

13/75

II. fejezet:


Az egyes feszültségkomponensek – a levezetés mellızésével – az alábbiakban adhatók meg:

σx = σy =

τ xy =

K 2 ⋅ r ⋅π K 2 ⋅ r ⋅π K 2rπ

⋅ cos

Θ  Θ 30  ⋅ 1 − sin ⋅ sin  2  2 2

⋅ cos

Θ  Θ 30  ⋅ 1 − sin ⋅ sin  2  2 2

⋅ cos

(II-1)

Θ Θ 30 ⋅ sin ⋅ cos 2 2 2

ahol K:

K = σ o 2 ⋅ a ⋅π

(II-2)

Véges kiterjedéső szerkezetek esetén a (II-2) egyenlet annyiban módosul, hogy egy “k” tényezıvel vesszük figyelembe az idealizált környezettıl való eltérést (II-3).

K I = k ⋅σ o ⋅ 2 ⋅ a ⋅π

(II-3)

A (II-3) egyenletben szereplı “k” értékének meghatározására több szerzı tett kísérletet, melyet a repedés elhelyezkedése, illetıleg geometriai adatainak függvényében a II–1. táblázat mutat [1].

Vázlat

Számítási képlet k=

1 1−ϕ

[

⋅ 1 − 0.5 ⋅ ϕ + 0.32 ⋅ ϕ 2

Szerzı

]

Koifer

k = 1 + 0.128 ⋅ ϕ − 0.288 ⋅ ϕ 2 + 1.525 ⋅ ϕ 3

Brown

k = 1.12 + 0.203 ⋅ ϕ − 1.197 ⋅ ϕ 2 + 1.93 ⋅ ϕ 3

Brown

ϕ < 0.7 értékekre

  π ⋅ϕ   π ⋅ ϕ  2 k = 1 + 0.22 ⋅ cos 4  tg    2  π ⋅ ϕ  2  

Tada

k = 1.12 − 0.231 ⋅ ϕ + 10.55 ⋅ ϕ 2 − 21.72 ⋅ ϕ 3 + 30.39 ⋅ ϕ 4

Gross

ϕ < 0.6 értékekre

II–1. táblázat A feszültségintenzitási tényezı képletében szereplı „k” állandó értékének meghatározási lehetısége

Irwin [4] szerint három törési módot különböztetünk meg (II–2. ábra):

14/75

II. fejezet:


A törési mód jele

Feszültségeloszlás a repedéscsúcs környezetében

A törés jellege

I. Szétnyílás

σy =

II. Párhuzamos elcsúszás

τ xy =

III. Transzverzális elcsúszás

τ yz =

K Ic 2 ⋅ x ⋅π

K IIc 2 ⋅ x ⋅π

K IIIc 2 ⋅ x ⋅π

II–2. ábra Irwin által meghatározott törési módok

A repedés alakja és a repedés környezetében uralkodó feszültségi állapot ismeretében elméletileg minden esetben meghatározható a törési módtól függı indexet viselı K értéke. Irodalomból ma már nagyon sok anyagra kísérletileg meghatározott Kc értéket kaphatunk. Így egy konkrét probléma vizsgálatakor annak eldöntése, hogy a detektált repedés az adott pillanatban stabil vagy esetleg veszélyes, az adott esetre számított és a kritikus intenzitási tényezı egybevetésébıl eldönthetı.

Jel

CT

3PB

Alak

Méretelıírások b=1.2⋅j s=0.5⋅j (0.25j...0.5j) l=1.25⋅j d=0.25⋅j f≥1.3⋅n e=0.55⋅j a=0.45⋅j...0.55⋅j 0.66⋅j≥n≥1.5 mm

s=0.5⋅j (0.25⋅j...1⋅j) l≥4.5⋅j f≥1.3⋅n a=0.45⋅j...0.55⋅j 0.66⋅j≥n≥1.5 mm

A KIc tényezıt megadó összefüggés

K Ic =

F s j

(29.6ϕ

1/ 2

− 185.5ϕ 3 / 2 +

+ 665.7ϕ 5 / 2 − 1017ϕ 7 / 2 + 638ϕ 9 / 2 a ϕ= j K Ic =

F⋅L s j

3

(2.9ϕ

1/ 2

)

− 4.6ϕ 3 / 2 +

+ 21.8ϕ 5 / 2 − 37.6ϕ 7 / 2 + 38.7ϕ 9 / 2 a ϕ= j

)

II–2. táblázat Szabványos próbatestek KIc meghatározása, MSZ 4927 szerint

Az MSZ 4927 szabályozza hazánkban a Kc meghatározására vonatkozó elıírásokat, a próbatestek alaját és a vizsgálat lefolytatásának módját [1]. A vonatkozó adatokat a II–2. táblázatban foglaltuk össze. 15/75

II. fejezet:

2.


Optikai feszültségvizsgálat alkalmazása törésmechanikai paraméterek meghatározásában

2.1 Feszültségeloszlás modellezése optikailag aktív anyagok alkalmazásával Az eljárás alapja az optikai feszültségvizsgálat valamely módszerének (transzmissziós vagy reflexiós) alkalmazása. Optikailag aktív modellanyag segítségével ismert terhelési és geometriai feltételek között meghatározzuk (felvesszük) a repedéscsúcs környezetének rendszám-eloszlását. A rendszámeloszlás ismeretében – alkalmasan megválasztott koordinátarendszerben – felrajzolt fıfeszültségkülönbség-eloszlás (jó közelítéssel egyenes) iránytangense az adott terhelésre vonatkozó K intenzitási tényezı. Az eljárás menetét gyakorlati példán mutatjuk be.

2.2 Feszültségintenzitási tényezı meghatározásának gyakorlati lépései Az eljárást bemetszett, szimmetria-tengelyéhez képest excentrikusan terhelt, húzott próbatesten végzett méréseken keresztül mutatjuk be [3]. 2.2.1 A próbatest kialakítása A vizsgálatok során alkalmazott próbatest geometriai és terhelési viszonyait a II–3. ábra mutatja. Az alkalmazott modellanyag: Araldit B, feszültségoptikai állandója: S=11.84 N/mm.

II–3. ábra Feszültségoptikai vizsgálatok próbatest kialakítása és terhelési körülményei

2.2.2 Rendszám-eloszlás meghatározása Az optikailag aktív modellanyagból elkészített próbatest terhelése során kialakuló rendszámeloszlását rögzítjük, majd az ebbıl készített összerajzolt ábrából – minden esetben az adott repedésméretre vonatkozóan – felrajzoljuk a fıfeszültségkülönbség-eloszlást a repedéscsúcstól

16/75

II. fejezet:


távolodó (arra merıleges) koordinátarendszerben. Egy d=2 mm repedésmérethez tartozó öszerajzolt rendszám-eloszlást a II–4. ábrán mutatunk be.

II–4. ábra Összerajzolt rendszám-eloszlás d=2 mm és F=1014.7 N terhelıerıhöz tartozóan

A kiértékelt fıfeszültségkülönbség-eloszlásokból nyert egyenesek az y repedéscsúcstól mért távolság 1 2πy függvényében a II–5. ábrán láthatók, a repedésméretek feltüntetésével.

II–5. ábra A fıfeszültség-különbség a repedéscsúcstól valótávolság függvényében, különbözı repedésméretekre

17/75

II. fejezet:


Az imént bemutatott repedésintenzitási tényezı fajlagos (1000 N) terhelésre vonatkoztatott változását a repedésméret függvényében a II–6. ábra szemlélteti.

II–6. ábra Feszültségintenzitási tényezı változása a repedésméret függvényében

2.2.3 A modellkísérlet eredményeinek alkalmazása a tényleges szerkezeti kivitelre

II–7. ábra Modell méretei (kivitellel megegyezı) a feszültségcsúcs számításához

18/75

II. fejezet:


A valóságot (tényleges kivitel) modellezı, geometriailag megegyezı kialakítású modell (II–7. ábra) repedéscsúcsának σ0 feszültségértéke az alábbi összefüggésbıl számítható:

σ0 =

F F⋅k  h − d + ⋅  A I  2 

(II-4)

ahol A a repedéscsúcsban a modell keresztmetszete:

A = v ⋅ (h − d ) ,

(II-4/a)

illetve I a keresztmetszet másodrendő nyomatéka: v ⋅ (h − d ) I= , 12 3

(II-4/b)

valamint “k” a terhelıerı (F) és a pillanatnyi súlypont (S) távolsága: k=

h + 2⋅d 4

(II-4/c)

Miután lineáris összefüggést feltételezünk a modellen mért Km és σ0m, valamint a tényleges szerkezetei elem Kk és σ0k értékei között, igaz az alábbi összefüggés (II-5):

Km

σ 0m

=

Kk

(II-5)

σ 0k

A tényleges szerkezet repedéscsúcsára meghatározott σ0k (tényleges terhelés) ismeretében a (II-5) összefüggés alkalmazásával Kk a kivitelre egyszerően számítható. A számítási eredmények értékelésére, miszerint az alkalmazott terhelési feltételek között a vizsgált repedés stabil vagy kritikus a továbbterjedés szempontjából, ismerni kell az adott, tényleges kivitel szerkezeti anyagának fenti jellemzıit. A szóban forgó kritikus intenzitási tényezı értékei ma már irodalomból meglehetısen jól hozzáférhetıek. Példaként néhány szerkezeti anyag jellemzıit a II–3. táblázatban foglaltuk össze [5].

Szerkezeti anyag I. II. III. IV. V.

Öntöttvas (szürke) Öntöttvas (gömbgrafit) Szerkezeti acél (alacsony ötvözéső) Szerkezeti acél (Cr, Ni, Mn ötvözéső) Szerkezeti acél (Ti ötvözéső)

Rm [MPa]

KIc [N⋅mm-3/2]

160..320 320...390 500...650 1300...1900 600...1200

900...1280 1000...1280 950...1400 1200...1800 2000...45000

II–3. táblázat Néhány szerkezeti anyag törésmechanikai KIc tényezıje

A II–3. táblázat értékei csupán tájékoztató jellegőek. A táblázat tanulmányozásakor elsı látásra nyilvánvaló az egyes anyagféleségek mellett találaható értékek széles intervalluma, amely nyilvánvalóan a ténylegesen jelenlévı ötvözıanyagok függvénye. Meg kell továbbá jegyezni, hogy az itt bemutatott értékek igen jelentısen hımérséklet-függıek, így egy konkrét elemzés elvégzésekor megfelelıen körültekintıen kell eljárni a kritikus intenzitási tényezık alkalmazásakor.

19/75

II. fejezet:

3.


Törésmechanikai feladat

Meghatározott geometriájú modell feszültségoptikai vizsgálata, és az eredmények átszámítása a konkrét kivitelre. A feladat feltételezi a modell és a kivitel azonos geometriáját, a modellre és a kivitelre ható statikus terhelıerık ismeretét. Jelen feladatban a modellre ható terhelıerı a rendszám-eloszlás ábrákon fel van tüntetve. A törésmechanikai mérés/számítás menete: (a vastagon szedett pontok elvégzése a jelen feladat tárgya) 1) 2) 3) 4)

Modellkészítés. Rendszám-eloszlások felvétele repedésméretenként (izokromata ábrák segítségével). Izokromata ábrákból összerajzolt rendszám-eloszlás ábra készítése. Összerajzolt rendszámeloszlásból fıfeszültség különbség számítása és ábrázolása a repedéscsúcsból kiinduló koordinátarendszerben a (II-6) alapján. Felhasználandó az optikai feszültségmérés alapegyenlete:

σ1 −σ 2 =

5) 6) 7) 8)

S⋅m v

(II-6)

ahol: S = 11.84 [N/mm], feszültségoptikai állandó; m = az aktuális rendszám értéke (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, ...); v = 8 [mm], a modellanyag vastagsága. A fenti koordinátarendszerben ábrázolt egyenes iránytangensének meghatározása (Km). A repedéscsúcs feszültségállapotának számítása a modellre a (II-4) összefüggés alapján. A repedéscsúcs feszültségállapotának számítása a tényleges kivitelre a (II-4) összefüggés alapján. A számítás eredményeinek értékelése kritikus intenzitási tényezıre vagy a repedésméretre az (II-5) egyenlet és (II-3) táblázat alapján.

Irodalomjegyzék [1] Muttnyánszky, Á.: Szilárdságtan 5. átdolgozott és bıvített kiadás. Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981. p.:468...474 [2] Borbás, L.: Rétegbevonatos optikai feszültségvizsgálat alkalmazási lehetısége törésmechanikai paraméterek meghatározására. BME Közlekedésmérnöki Kar Gépelemek Tanszék Közleményei. 54. szám, 1988. ISSN 0139 1615 [3] Irwin, G.R.: Fracture Handbuch der Physik. 6. kötet, Springer Verlag, 1958. Berlin [4] Thamm F., Mansaray, A.: Extrapolation des Spannungsintensitatsfaktors auf Experimenteller Resultate. Periodica Polytechnica, Vol. 33 Nos 1-2/1989. [5] Blumenaer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. VEB Deutscher Verlag / Leipzig, 1982.

20/75

II. fejezet:


ADATVÁLASZTÉK Szerkezeti anyag (I...V), Terhelés (1..3), valamint Repedésméret (a...h) Terhelés [kN] 1 2 3 15 18 20 18 22 24 20 26 30 21 23 25 23 25 25

Szerkezeti anyag I. II. III. IV. V.

Öntöttvas (szürke) Öntöttvas (gömbgrafit) Szerkezeti acél (alacsony ötvözéső) Szerkezeti acél (Cr, Ni, Mn ötvözéső) Szerkezeti acél (Ti ötvözéső)

a

Repedésméret [mm] b c d e f g

h

2 6.5 10 15 20 30 40 60

Ssz. Anyag Terhlés Repedés Ssz. Anyag Terhlés Repedés Ssz. Anyag Terhlés Repedés 1 16 31 I 1 a I 3 d I 3 a 2 17 32 II 1 b II 3 e II 3 b 3 18 33 III 1 c III 3 f III 3 c 4 19 34 IV 1 d IV 1 a IV 3 d 5 20 35 V 1 e V 1 b V 3 e 6 21 36 I 1 f I 1 c I 3 f 7 22 37 II 2 a II 1 d II 1 a 8 23 38 III 2 b III 1 e III 1 b 9 24 39 IV 2 c IV 1 f IV 1 c 10 25 40 V 2 d V 2 a V 1 d 11 26 41 I 2 e I 2 b I 1 e 12 27 42 II 2 f II 2 c II 1 f 13 28 43 III 3 a III 2 d III 2 a 14 29 44 IV 3 b IV 2 e IV 2 b 15 30 45 V 3 c V 2 f V 2 c Összerajzolt rendszám-eloszlás (izokromata) ábrák (a-h)

a

b

21/75

II. fejezet:


c

d

e

f

g

h

22/75

III. fejezet:

Dr. Seres L.: Siklócsapágyak vizsgálata

III. Siklócsapágyak vizsgálata 1.

Bevezetés

Az olajkenéső siklócsapágyak súrlódási veszteségeinek meghatározására elsıként Stribeck végzett kísérleteket. A kísérletek során megállapította, hogy nyugalmi helyzetben (induláskor) a súrlódási tényezı lényegében a fémes súrlódásnak felel meg. Indítás után rohamosan csökken, majd egy minimum után ismét emelkedik. A persely fajlagos terhelését változtatva a minimum mindig azonos értékőre adódott, a súrlódási görbék többi része azonban változott (III–1. ábra). A helyesen kialakított siklócsapágy a tiszta folyadéksúrlódás állapotában üzemel.

III–1. ábra Stribeck-diagram

23/75

III. fejezet:

2.


Siklócsapágy súrlódási tényezıjének meghatározása

2.1 Számítási összefüggések Adott: Meghatározandó:

csapágy geometria, terhelés, fordulatszám és a kenıanyag. súrlódási tényezı

A vegyes és tiszta folyadéksúrlódás határához tartozó minimális résméret: h 0 min = R 1 max + R 2 max + f

(III-1)

[mm]

A maximális érdességmagasság: R max = 4.5 ⋅ R a

(III-2)

[mm]

Lehajlás végcsap és beálló persely esetén: p ⋅d  b f = 0 .6 ⋅ k ⋅   E d

4

(III-3)

[mm]

Az átlagos felületi terhelés: pk =

F [MPa ] b⋅d

(III-4)

ahol: d - csapátmérı [mm]; b - csapágypersely szélesség [mm]. A folyadéksúrlódás kezdetéhez tartozó legnagyobb relatív excentricitás:

ε max = 1 − ahol: d D

h 0 min D−d 2

(III-5)

- csapátmérı [mm]; - csapágyfurat átmérı [mm].

(Vizsgálataink során olyan csapágyterhelések és fordulatszámok fordulnak elı, amikor a tiszta folyadéksúrlódás biztosított.) A relatív játék számítható az alábbiak szerint: Ψ=

D−d d

(III-6)

Ezzel számítható a csapágyjellemzı szám:

φ= ahol: η ω

pk ⋅ Ψ2 η ⋅ω

(III-7)

- a kenıolaj dinamikai viszkozitása a t csapágyhımérsékleten [Pa⋅s]; - szögsebesség [1/s] (ω=2⋅π⋅n). 24/75

III. fejezet:


A méréseink során a ν [mm2/s] kinematikai viszkozitást határozzuk meg diagramból a t [°C] csapágyhımérséklet függvényében. A számításhoz szükséges dinamikai viszkozitás az alábbiak szerint határozható meg: η = 10 6 ⋅ ν ⋅ ρ [Pa ⋅ s] ahol: ρ

(III-8)

- a kenıolaj sőrősége (ρ=900 [kg/m3]).

A csapágyjellemzı szám (φ) ismeretében a tényleges relatív excentricitás diagramból megállapítható, és az ε < εmax szükséges feltétel ellenırizhetı. Ezek alapján a súrlódási tényezı értéke (egy adott terhelés és fordulatszám) meghatározható: µ = C⋅ψ

(III-9)

ahol: C - súrlódási szám (b/d és ε függvénye), diagramból leolvasható.

2.2 Mérési eljárás A feladat egy, a tiszta folyadéksúrlódás állapotában üzemelı siklócsapágy súrlódási tényezıinek meghatározása számítással és méréssel, továbbá az eredmények összehasonlító kiértékelése. A méréshez szükséges csapágyvizsgáló berendezés elrendezése a III-2. ábrán látható.

Az egyes egységek az alábbiak: 1 2 3 4

- siklócsapágy - siklócsapágyház - mélyhornyú golyóscsapágy - golyóscsapágyház

III–2. ábra Csapágyvizsgáló berendezés elrendezése

25/75

III. fejezet:


A csapágyvizsgáló berendezésbe beépített csap és siklócsapágy geometriai adatai: Csapátmérı:

d=49.820 mm

Csap felületi érdessége:

Ra1=0.32 µm

Csapágypersely furat:

D=49.890 mm

Csapágypersely felületi érdessége:

Ra2=0.63 µm

Csapágypersely szélessége:

b=38 mm

Komplett csapágyház tömege:

mcs=26 kg

A csapágyház mcs tömege a terhelést a csapágyháznak átadó φ10 mm rúdban relatív nyúlást okoz. Ennek nagysága: ε′ = ahol: x A E

m cs ⋅ g = x ⋅ 10 − 6 A⋅E

(III-10)

- a digitális kijelzıszám [µstrain] (fajlagos nyúlás: ∆l/l); - az φ10 mm-es rúd keresztmetszete: A=78.54 [mm2]; - rugalmassági modulus, értéke acélok esetén: E=2.1⋅105 [MPa];

A fenti (III-10) egyenletbıl x értéke kifejezhetı: x=

m cs ⋅ g 26 ⋅ 9.81 = ≅ 15.46 [ µstrain ] −6 A ⋅ E ⋅ 10 78.54 ⋅ 2.1 ⋅ 10 5 ⋅ 10 −6

(III-11)

A csapágyterhelés beállítása csavaros mechanizmussal történik, amelynek nagysága a mőszeren kijelzett x érték alapján az alábbiak szerint számítható: F′ = ε′ ⋅ E ⋅ A = x ⋅ 10 −6 ⋅ 2.1 ⋅ 10 5 ⋅ 78.54 [ N ]

(III-12)

A siklócsapágy tényleges terhelése a vizsgálógép fejtömegének (mcs) figyelembevételével: F = F’– mcs⋅g = F’ – 26⋅9.81 = F’ – 255 [N]

(III-13)

A mérések során egy terhelési értéknek megfelelı x fajlagos nyúlásértéket állítunk be. Az adott terheléssel négy különbözı fordulatszámon meghatározzuk a súrlódási tényezı értékeket.

A vizsgálat során mérni/számítani kell: Fm – siklócsapágy súrlódó erıt [N]. Fm a mőszeren leolvasott %-értéknek megfelelı terhelés. (a beállított mérımőszeren 100% ≡10N). n – fordulatszámot [1/min], mérése stroboszkóppal történik. t – csapágyhımérsékletet [ºC]. A csapágyhımérséklet meghatározásakor a termisztor ellenállás-változását mérjük [kΩ]-ban és egy hitelesítı diagram segítségével kapjuk meg a tényleges t hımérséklet értéket.

26/75

III. fejezet:


A siklócsapágy teljes súrlódási veszteségnyomatéka: Ms = M1 + M2 ahol: M1

M2

(III-14)

- a mért Fm [N] súrlódóerı és az l [mm] súrlódóerı karjának szorzata; M1 = Fm⋅l [Nmm], ahol l = 190 [mm]. - az F [N] csapágyterhelés okozta golyóscsapágy veszteségnyomaték: 0.55

 F  M 2 = 0.0009 ⋅   ⋅ F ⋅ d m [ Nmm]  C0  C0 = 78000 [N], a golyóscsapágy statikus határterhelése, dm = 165 [mm], a golyóscsapágy közepes gördülési átmérıje. A súrlódási tényezı értékét az alábbi összefüggésbıl nyerjük: µ=

2 ⋅ Ms d⋅F

(III-15) µ1

µ2

µ3

µ4

A mérés alapján számított súrlódási tényezık: A (III-15) egyenlet alapján meghatározott négy súrlódási tényezıt (állandó terhelés és különbözı fordulatszámok) diagramban ábrázoljuk, majd a kapott eredményeket értékeljük.

27/75

IV. fejezet:

Dr. Borbás L.: Bepattanó kötések méretézésénak alapjai

IV. Bepattanó kötések méretezésének alapjai 1.

Alapfogalmak

Bepattanó kötésnek hívjuk azokat az alakzáró kötéseket, melyek esetében az a kapcsolt alkatrészek túlfedéssel rendelkezı szakaszon történı elmozdulást követıen kerülnek rögzített pozicióba. Összeszerelést követıen a csatlakozó alkatrészek a kötés oldásáig (amennyiben oldható!) tehermentesek. Az így rögzített kapcsolat – tekintettel a szerelési, viszonylag nagy mérető túlfedésre – az üzemi terhelések elviselésére megfelelıen magas kötıerıvel rendelkeznek. A kötésfajtákat a kapcsolatot biztosító rugalmas elem kialakítása alapján (Mőanyagipari Tervezési Segédlet BO.6/MIKI 372-389) csoportosíthatjuk (IV–1.a...h ábra): a) Karos

b) Vonal menti

c) Győrős folytonos

d) Győrős felhasított

e) Gömbcsuklós

f) Csapos felhasított

g) Horgony

h) Torziós rugós

IV–1. ábra Bepattanó kötések egyszerősített osztályozása

28/75

IV. fejezet:


Minden kötésfajta oldható és nem oldható konstrukciós kialakítású lehet. Az oldhatóság feltételét sematikusan a karos kötések esetére a IV–2. ábra szemlélteti. Kötés típús

Szerelési erıhatások

Rögzítı erı

F Oldhatatlan

QSZ

QSZ

f

α=α α1

QR

F Oldható QSZ

f

b

QR

f

F QSZ α=α α1

QR

QR

α=α α2

IV–2. ábra Oldhatatlan és oldható kötés orr-kialakítása a szerelési és oldási erıhatásokkal

A IV–2. ábra “QR” jelzéső erıkomponense a kötés rögzítıereje, melyet a kötés oldódás, vagy roncsolás nélkül elvisel. A kötések tervezése az alábbiakat foglalja magában: * szerkezeti megoldás kiválasztása; * oldhatósági feltétel meghatározása; * anyag (párosítás) kiválasztása; * a megkívánt rögzítı erıhöz tartozó túlfedés, valamint teherviselı keresztmetszet számítása; * szerelési és rögzítési erıre történı ellenırzés. Néhány általános tervezési irányelv: * a nem oldható kötés rögzítı ereje általában nagyobb az oldhatónál; * kisebb szerelési erıszükséglet kisebb rögzítı erıt eredményez; * a túlfedés, illetıleg a deformáció számításánál a mőanyag rugalmas alakváltozását a legnagyobb mértékben ki kell használni; * a kötés szerelés közbeni képlékeny alakváltozását kerülni kell; * a bepattanó kar „feles” állásban hagyása a kar elernyedését eredményezi.

2.

Karos kötések méretezési irányelvei1

A húrmodulus meghatározása a tervezési megengedett nyúlás függvényében anyagtípustól függıen a IV–3. ábrából lehetséges. (Az alap- és megengedett nyúlásokat lásd a IV–2., valamint a IV–3. táblázatokban.)

1

A bemutatott eljárás az elemi szilárdságtan alapösszefüggéseit alkalmazza a szélsı szálak maximális igénybevételeinek meghatározására, eltekintve minden egyéb (pl. feszültségkoncentráció) hatás vizsgálatától. 29/75

IV. fejezet:


PVC, POM

Polipropilén (PP)

Polietilén (PE)

Cellulóz-származékok (CAB)

Polikarbonát (PC)

Poliamid (PA-6)

IV–3. ábra Néhány leggyakrabban alkalmazott mőanyag típus húrmodulusa a szereléskor megengedett nyúlás függvényében

30/75

IV. fejezet:


2.1 Állandó keresztmetszető egyenes kar végének szerelési besüllyedése A IV–4. ábrán látható állandó keresztmetszető egyenes kar végének szerelési besüllyedése az alábbi összefüggés szerint határozható meg: f=

F ⋅ l3 3 ⋅ I ⋅ Es

(IV-1)

ahol: I Es S e

– – – –

a kersztmetszet másodrendő nyomatéka; a húrmodulus; súlypont; a húzott szélsı szál távolsága a súlyponti száltól.

a) bepattanás közben

b) bepattanva

karkeresztmetszet IV–4. ábra Karos kötés szerelési besüllyedése.

2.2 A szélsı szál megengedett nyúlása a befogási keresztmetszetben ε=

F⋅l⋅e F⋅l = I ⋅ Es K ⋅ Es

(IV-2)

ahol: K – a kersztmetszeti tényezı, melyet néhány fıbb típúsra a IV–1. táblázat tartalmazza; Az egyes kötéstípusok alapnyúlásait, valamint a tervezéskor megengedett (szerelési) nyúlásértékeket a IV–2. táblázat, valamint a IV–3. táblázat tartalmazza.

31/75

IV. fejezet:


Kerszetmetszeti alak*

Keresztmetszeti tényezı (K)

v (a + b ) 2

b ⋅ v2 6 2 2 v a + 4 ⋅ a ⋅ b + b2 ⋅ 2 a + 2⋅b

A húzott szélsı szál távolsága (e) v 2 v a + 2⋅b ⋅ 3 a+b

Kappa tényezı (κ) 2 3 a+b a + 2⋅b

v (a + b ) 2

v2 a 2 + 4 ⋅ a ⋅ b + b2 ⋅ 2 2⋅a + b

v 2⋅a + b ⋅ 3 a+b

a+b 2⋅a + b

Terület (A) b⋅v

D2 ⋅π 8

D3 16

3 ⋅π 2 4  ⋅ −  3  16

π

2⋅D = 0.2122 ⋅ D 3 ⋅π

4

= 0.7854

* A + jel a húzott szélsı szálat jelzi. IV–1. táblázat Néhány karos bepattanó kötés keresztmetszeti jellemzıi

Anyagtípus PS SB ABS PVC kemény/lágy HD-PE LD-PE PP izotakt., ataktikus POM kopolimer POM homopolimer PC PPO PBTP CAB PA 6 légszáraz/száraz PTFE

εalap [%] Homogén anyag

1.5 3 3 3/12 8 12 10 8 5 4 4 5 2.5 6/5 5

Üvegtartalom

20 %

30 %

1.2

7 6

4.5 2 1 1.8 1 1.5 2/1.5

IV–2. táblázat A tervezési alapnyúlás (εalap) értékei különbözı mőanyagtípusokra (balra), valamint a húrmodulus értelmezése a nyúlás függvényében (jobbra)

A kötés típusa Karos, csavart Győrős

A tervezéskor megengedhetı nyúlása, (εmeg) Gyakran oldott

Nem oldható, v. ritkán oldott

0.6⋅εalap 0.3⋅εalap

εalap 0.5⋅εalap

IV–3. táblázat Tervezési megengedett nyúlásértékek (εmeg) az alapnyúlás (εalap) alapján számítva

32/75

IV. fejezet:


2.3 Tervezési lehajlás Az f tervezési lehajlás a (IV-1), (IV-2) összefüggések és az εmeg megengedett nyúlás (IV-3. táblázat) alapján az alábbiak szerint határozható meg, a kötés oldásának gyakoriságától függıen: 2.3.1 Tervezési lehajlás állandó karkeresztmetszet esetén l2 l2 f= ⋅ ε meg = κ ⋅ ⋅ ε meg 3⋅ e v

(IV-3)

ahol: κ=v/3⋅e állandó keresztmet esetén. 2.3.2 Tervezési lehajlás egyenszilárdságú karkeresztmetszet esetén A tervezéshez szükséges „κ” tényezıt a kar kialakításának függvényében a IV–5. ábra, míg az egyes kartípusok geometriai jellemzıit a IV–4. táblázat tartalmazza.

IV–5. ábra Egyenszilárdságú karos kötés „κ” tényezıje a IV–4. táblázatban szereplı kar-alakokra.

33/75

IV. fejezet:


Alak

Befogási magasság, (v) l l0

Befogási szélesség, (b)

Áll. keresztm. karhossz, (ll0)

b = b0

l0 =

l 8

v = 2 ⋅ v0

b = b0

l0 =

l 2

v = 2 ⋅ v0

b = b0

l0 = 0

v = v0

b = 3 ⋅ b0

l0 =

v = v0

b = 2 ⋅ b0

l0 = 0

v = v0 ⋅

IV–4. táblázat Egyenszilárdságú bepattanó karok jellemzıi

34/75

l 3

IV. fejezet:


2.4 Szerelési erı A szerelési erıhöz szükséges súrlódási tényezık a IV–5. táblázatban találhatók a különbözı anyagpárosításokhoz: Súrlódási tényezı*, (µ µ)

Kar anyaga POM (kopolimer és homopolimer) PA-6 (Poliamid) PMMA PTFE PVC (Polivinilklorid) PS (Polisztirol) SAN ABS PC (Polikarbonát) PBTP PP (Polipropilén) LD-PE (Polietilén-kissőrőségő) HD-PE (Polietilén- nagysőrőségő)

Azonos mőanyagon

Más mőanyagon

Acélon

0.2 – 0.3 0.45 – 0.6 0.6 – 0.7

0.2 – 0.3 0.3 – 0.4 0.45 – 0.55 0.1 – 0.2 0.5 – 0.6 0.4 – 0.5 0.4 – 0.5 0.5 – 0.6 0.4 – 0.5 0.3 – 0.4 0.3 – 0.4 0.5 – 0.6 0.18 – 0.2

0.1 – 0.2 0.3 – 0.4 0.5 – 0.6 0.12 – 0.22 0.55 – 0.6 0.4 – 0.5 0.45 – 0.55 0.5 – 0.65 0.45 – 0.55 0.35 – 0.4 0.2 – 0.3 0.5 – 0.65 0.2 – 0.25

0.55 – 0.6 0.48 – 0.6 0.6 – 0.8 0.55 – 0.65 0.4 0.65 – 0.7 0.4 – 0.5

* A táblázati adatok közül a számításokat a nagyobb értékekkel végezze el! IV–5. táblázat Alkalmazható mőanyag kötéspárok súrlódási tényezıi

A szerelési erı számítása az IV–2. ábra jelöléseivel az alábbiak szerint történik:

Q sz = η1 ⋅ F =

K ⋅ Es µ + tgα1 ⋅ F = η1 ⋅ ⋅ ε meg 1 − µ ⋅ tgα1 l

(IV-4)

ahol: α1 µ η1

– a tartóvég ajánlott szögértéke (≤ 30°); – súrlódási tényezı a IV–5. táblázatból; – vonatkozó értéke a IV–6. ábrából, vagy a IV-6 egyenlet alapján határozható meg.

2.5 Rögzítıerı számítása A rögzítıerı számítása gyakran oldható és oldhatatlan kötés esetén az IV–2. ábra jelöléseivel az alábbiak szerint történik: 2.5.1 Oldható kötés esetén

Q′R = η 2 ⋅ F =

K ⋅ Es µ + tgα 2 ⋅ F = η2 ⋅ ⋅ ε meg l 1 − µ ⋅ tgα 2

(IV-5/1)

ahol: α2 µ η2

– a tartóvég ajánlott szögértéke (≤ 45°); – súrlódási tényezı a IV–5. táblázatból; – vonatkozó értéke a IV–6. ábrából, vagy a IV-6 egyenlet alapján határozható meg.

35/75

IV. fejezet:


2.5.2 Nem oldható kötés esetén Q′R′ =

σF

(IV-5/2)

f  1 1  + e ⋅ + 3  K A

ahol: σF

– az alkalmazott anyag folyáshatára az üzemeltetési hımérsékleten, esetünkben: σF = σ1 (lásd IV–2. táblázat jobb oldala).

2.6 Az „η” tényezı meghatározása

IV–6. ábra Karos kötés orr-letörésének alakulása az „η” tényezı függvényében, különbözı súrlódási tényezık esetén

Az η tényezık aktuális értékei meghatározhatók az alábbi összefüggés alapján is:

η=

µ + tgα Q = F 1 − µ ⋅ tgα

(IV-6)

36/75

IV. fejezet:


2.7 A kar orr-kialakításának ellenırzése A kötés orr-részének kialakítását az adott geometriai méretek, a kartípus, valamint a számítási adatok alapján határozzuk meg (IV–7. ábra). Az orr “h” méretének nagysága kb. 1-3 mm.

IV–7. ábra A kar geometriájának meghatározása

Ezután a biztosítandó rögzítıerı (QR) ismeretében ellenırizzük a kar orr-részének nyírt keresztmetszetének “c” méretét (IV–8. ábra).

QR = τ B ⋅ b ⋅ c

(IV-7)

ahol: τB

- az alkalmazott anyagra megengedett nyírószilárdsága, esetünkben: τB = 0.6⋅σB (σB-t lásd IV–2. táblázat jobb oldala).

IV–8. ábra A karos kötés orr-részének nyírt keresztmetszete

37/75

IV. fejezet:

3.


Karos bepattanó karos kötés egyszerősített szilárdsági ellenırzése

FELADAT:

Határozza meg a befogási keresztmetszetben a karos bepattanó kötésre:

1.

Állandó keresztmetszető kar (b0, v0), gyakran oldott kötés esetén * a szerelési erıszükségletet; * a kötés rögzítıerejét;

2.

Állandó keresztmetszető kar (b0, v0), oldhatatlan kötés esetén * a szerelési erıszükségletet; * a kötés rögzítıerejét;

3.

Egyenszilárdságú kar (b, v), gyakran oldott kötés esetén (lásd IV–4. táblázat) * a szerelési erıszükségletet; * a kötés rögzítıerejét;

4.

Tervezze meg az egyenszilárdságú kar geometriáját * ellenırizze a kar orr-kialakítás nyírt keresztmetszetét (lásd IV–8. ábra). * készítse el az egyenszilárdságú kar 10:1 léptékő mőhelyrajzát;.

ADATOK: S. sz. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Alapanyag (kar anyaga) POM(kop.) POM(hom.) PP(+20%ü.) PP(+30%ü.) PP(izot.) PP(atakt.) HD-PE LD-PE PC(+30%ü.) PC POM(kop.) POM(hom.) PP(+20%ü.) PP(+30%ü.) PP(izot.) PP(atakt.) HD-PE LD-PE PC(+30%ü.) PC POM(kop.) POM(hom.) PP(+20%ü.) PP(+30%ü.) PP(izot.)

Anyagpár Orrszög Hátszög Kar- S. Alapanyag (ellendarab) α1, [°] α2, [°] típus sz. (kar anyaga) acél 25 40 1 26 PP(atakt.) POM(kop.) 30 45 2 27 HD-PE POM(hom.) 35 40 3 28 LD-PE PP(+20%ü.) 25 45 4 29 PC(+30%ü.) PP(+30%ü.) 30 40 5 30 PC PP(izot.) 35 45 1 31 POM(kop.) PP(atakt.) 25 40 2 32 POM(hom.) HD-PE 30 45 3 33 PP(+20%ü.) LD-PE 35 40 4 34 PP(+30%ü.) PC 25 45 5 35 PP(izot.) PA6(szár.) 30 40 1 36 PP(atakt.) PA6(légsz.) 35 45 2 37 HD-PE acél 25 40 3 38 LD-PE POM(kop.) 30 45 4 39 PC(+30%ü.) POM(hom.) 35 40 5 40 PC PP(+20%ü.) 25 45 1 41 POM(kop.) PP(+30%ü.) 30 40 2 42 POM(hom.) PP(izot.) 35 45 3 43 PP(+20%ü.) PP(atakt.) 25 40 4 44 PP(+30%ü.) HD-PE 30 45 5 45 PP(izot.) LD-PE 35 40 1 46 PP(atakt.) PC 25 45 2 47 HD-PE PA6(szár) 30 40 3 48 LD-PE PA6(légsz.) 35 45 4 49 PC(+30%ü.) acél 25 40 5 50 PC

Anyagpár Orrszög Hátszög Kar(ellendarab) α1, [°] α2, [°] típus acél 30 45 1 POM(kop.) 35 40 2 POM(hom.) 25 45 3 PP(+20%ü.) 30 40 4 PP(+30%ü.) 35 45 5 PP(izot.) 25 40 1 PP(atakt.) 30 45 2 HD-PE 35 40 3 LD-PE 25 45 4 PC 30 40 5 PA6(szár.) 35 45 1 PA6(légsz.) 25 40 2 acél 30 45 3 POM(kop.) 35 40 4 POM(hom.) 25 45 5 PP(+20%ü.) 30 40 1 PP(+30%ü.) 35 45 2 PP(izot.) 25 40 3 PP(atakt.) 30 45 4 HD-PE 35 40 5 LD-PE 25 45 1 PC 30 40 2 PA6(szár.) 35 45 3 PA6(légsz.) 25 40 4 acél 30 45 5

Az állandó keresztmetszető tartó alap-geometriája: l=12 mm, v0= 1.5 mm, b0= 2 mm. Az egyenszilárdságú tartók kartípus-függı geometriáját (l0, v, b) a IV–4. táblázat tartalmazza.

38/75

V. fejezet:

Dr. Borbás L.: Mágneses Barkhausen-zaj detektálása mechanikai feszültség mérésére

V. Mágneses Barkhausen-zaj detektálása mechanikai feszültség mérésére2 1.

A Barhkausen-zaj fizikai alapjai

A következıkben a Barkhausen-effektus fizikai alapjainak egyszerősített bemutatásával bizonyítjuk a jelenség mechanikai feszültségek meghatározásában való alkalmazhatóságát. A feldolgozás, valamint a jelenség bemutatása [1] szerzık e tárgyban végzett munkáin alapszik. Ferromágneses anyagok telitettségig mágnesezett, különbözı irányitottságú doménszerkezetbıl állnak, mely szerkezet eredı mágnesezettsége az anyagból kifelé nulla (V–1. ábra). A doménfalakkal (átmeneti mágneses rétegek, mintegy 0.1 µm vastagságban) elválasztott egyes domének mágnesezettségi iránya egymáshoz viszonyítva 90º és 180º-os lehet.

V–1. ábra Polikristályos anyag egyszerősített doménszerkezete

Ha az anyagmintákat változó értékő külsı mágneses térbe helyezzük, az egyezı irányitottságúak növekedésnek indulnak, az ellentétes irányitottságúak egy meghatározott külsı erıtérnél (doménenként más és más) befordulnak a külsı erıtér irányába – elektromos feszültségváltozást indukálva egy külsı vizsgálótekercsben. Az így észlelhetı, idıben és amplitúdóban változó elektromos jel – felfedezıjérıl – a Barkhausen-zaj. Az így észlelt nagyfrekvenciás zaj döntı mértékben a fém felületérıl, max. 1...2 mm mélységbıl ered. A ferromágneses anyagok mágnesezésekor méretváltozás is fellép, melyet magnetostrikció néven ismer a szakirodalom. Az anyagra ható mechanikai feszültségek a mágnesezés hatására fellépı méretváltozás miatt megváltoznak, az így észlelt zaj kapcsolatba hozható a mechanikai feszültség változásával. A jelenség fordítva is igaz: mechanikai feszültség változásakor is keletkezik Barkhausen-zaj a doménszerkezetek átrendezıdésébıl. A mechanikus mozgásra kényszerített doménok az ún. akusztikus (mechanikai zajok) Barkhausen-zajt (ABN) keltik (90º-os doménfal mozgás), míg a mágnesezéskor keltett zaj a mágneses Barkhausen-zaj (MBN), amely egyébiránt a 180º-os doménfal mozgásból ered (V–2. ábra).

2

Posgay G., Varga F., Haraszti L.: A hallhatóvá tett feszültség: a mágneses Barkhausen-zaj vizsgálata az oktatásban. 39/75

V. fejezet:


V–2. ábra 180º és 90º-os doménfal mozgásból eredı mágnezettség és méretváltozás

2.

Mechanikai feszültség mérése Barkhausen-zajjal

Azon ferromágneses anyagok mechanikai feszültsége vizsgálható Barkhausen-zajjal, melyek magnetostrikciója nullától különbözik. A vizsgálat elvégzéséhez rendelkeznünk kell az alábbi ismeretekkel: * feszültség-zaj egyértelmő függvénykapcsolata; * a kérdéses függvénykapcsolat vizsgálati anyagtól való függése; * a mérési körülményeket befolyásoló tényezık. A mechanikai feszültség és zaj közötti kapcsolatot a kalibrációs görbe teremti meg, melyet a vizsgált anyaggal megegyezı összetételő próbatestek vizsgálatával állapítunk meg, meghatározott gerjesztési és mérési körülmények között. Egy jellegzetes kalibrációs görbét mutat a V–3. ábra, a maradó feszültség nélküli (a) és maradó feszültséggel terhelt (b) próbatest esetére. Az ábrán jól szétválasztható a lineáris-, valamint a telítésbe menı görbeszakaszok.

V–3. ábra MNB a mechanikai feszültség függvényében a rugalmassági határon belül (a), valamint az azt meghaladó igénybevétel (b) esetén

A feszültségi állapot irányitottságának meghatározására lehetıség mutatkozik a mérıfej egy adott vizsgálati pontban történı különbözı szöghelyzetbe forgatásával és a zaj detektálásával (V–4. ábra).

40/75

V. fejezet:


V–4. ábra Homogén, izotróp anyag (a), valamint irányított feszültségállapotú anyag (b) zajgörbéje a fıirány meghatározására

Úgyszintén egyszerően meghatározható a mágneses anyagok koercitív ereje (Hc), a gerjesztés (EXC) függvényében felvett zaj-intenzitások rögzítésével. A görbe legmeredekebb érintési pontjához tartozó érték az adott anyag koercitív ereje (V–5. ábra).

V–5. ábra MNB változása a gerjesztés (EXC) függvényében a koercitív erı meghatározásához

41/75

V. fejezet:

3.


Feszültségvizsgálata Barkhausen-zaj mérésével

Feladat az adott geometriájú, koncentált erıvel terhelt tartó számított (elemi szilárdságtan) és mért (MBN) feszültségállapotának egybevetése kalibrációs görbe felvételéhez. A hajlítópadba fogott tartó a befogási körülményekkel sematikus ábrázolásban a V–6. ábrán látható.

V–6. ábra Hajlítópadba fogott kalibráló tartó

ADATOK

1

2

3

Szélesség:

b

[mm]

Vastagság:

v

[mm]

Befogás távolsága a koncentrált erıtıl:

l

[mm]

Mérıfej távolsága a koncentrált erıtıl:

x

[mm]

f 3⋅f ⋅ I ⋅ E F= l3

[mm]

A terhelı nyomaték a vizsgálófej keresztmetszeteiben: A vizsgált keresztmetszet számított feszültsége:

M = F⋅x

[Nmm]

A mért mágneses Barkhausen-zaj:

MBN

A tartó lehajlása: A lehajlásból számított terhelı erı:

σ =

M K

[N]

[MPa] [-]

A fentiekben vázolt számítási lépéseket három különbözı lehajlásra elvégezve határozza meg a MBN és a számított feszültség függvénykapcsolatát.

42/75

Dr. Eleıd A.: Csavarkötés feszültségi állapotának meghatározása számítással és nyúlásmérı bélyeges méréssel

VI. fejezet:

VI. Csavarkötés feszültségi állapotának meghatározása számítással és nyúlásmérı bélyeges méréssel 1.

Adatok

Adatok: ra = d1 µ = 0.15 Fü= 15000 N T = 168 Nm (meghúzási nyomaték) E = 2.1⋅105 MPa

Csavartípús: M20 d2= 18.164 mm d1= 16.541 mm P = 2.5 mm S = 32 mm

1.1 Elıfeszítı erı számítása A meghúzási nyomaték: d  T = Fe ⋅  2 ⋅ tg (α + ρ ′) + ra ⋅ µ a  2  ahol:  µ  ρ′ = arctg  = ................ [º]  cos 30° 



P  d 2 ⋅π

α = arctg ra=d1

és

  = ................ [º] 

µa=µ

Innen kifejezve az elıfeszítı erıt:

Fe =

T d2 ⋅ tg(α + ρ ′) + ra ⋅ µ a 2

= ...................... [N]

43/75


VI. fejezet:

1.2 A deformációk és a többleterı számítása 1)

A csavar megnyúlása: (lcs = 60 mm, d2 = 18.164 mm)

λ=

Fe ⋅ l cs 4 ⋅ Fe ⋅ l cs = ........................ [mm] = A cs ⋅ E d 22 ⋅ π ⋅ E

2.1) A lemezek összenyomódása: (ll1 = 10 mm, Dl1 = 21 mm)

δ l1 =

Fe ⋅ l l1 = ........................ [mm] A l1 ⋅ E

ahol:

π 

2  l l1  2 2 A l1 = ⋅  S +  − D l1  = .................…. [mm ] 4  10  

2.2) A győrő összenyomódása: (ll2 = 40 mm, Dl2 = 52 mm, dl2 = 30 mm)

δ l2 = ahol: A l2 = 3)

(D

2 l2

Fe ⋅ l l 2 = ........................ [mm] A l2 ⋅ E

)

− d l22 ⋅ π = ........................ [mm2] 4

A teljes összenyomódás:

δ = 2 ⋅ δ l1 + δ l 2 = .................... [mm] 4)

A deformációk aránya:

γ = 5)

λ = .................... δ

A csavarra jutó többleterı: Ft ,szám = Fü ⋅

1 = .................... [N] 1+ γ

44/75


VI. fejezet:

2. A többleterı ellenırzése méréssel, kiértékelés 1. lépés a) a meghúzási nyomaték beállítása (168 Nm) és a csavarkötés elıfeszítése;

3. lépés c) a számított és mért elıfeszítı erı összehasonlítása;

b) a mért nyúlás leolvasása; 2. lépés

d) az üzemi terhelés bevitele (15000 N); 4. lépés

A mért nyúlás: x =................ [digit]

A mért nyúlás: x =................ [digit]

σ mért = K ⋅ x ⋅ E = ................ [MPa]

σ mért = K ⋅ x ⋅ E = ................ [MPa]

ahol:

ahol:

K = 1 ⋅ 10 −6 ⋅

σ mért =

strain digit

Fe 4⋅F = 2 e A1 d 2 ⋅ π Fe =

K = 1 ⋅ 10 −6 ⋅

strain digit

Fmax =

⇒ Fe kifejezhetı

d 22 ⋅ π ⋅ σ mért = ................ [N] 4

d 22 ⋅ π ⋅ σ mért = ................ [N] 4

Ft ,mért = Fmax − Fe = ................ [N]

ELLENİRZÉS: a mért és számított többleterı számértékeinek összehasonlítása. A számított és a mért értékek alapján felvesszük a csavarkötés erıhatásábráit, és j elölje be az ábrán a megfelelı adatokat (λ, δ, Fe, Fü, Fmax, Ft)! A két diagramot egy ábrába rajzolja! Alkalmazzon megfelelı erı- és megnyúlás léptéket!

45/75

Melléklet

VII. MELLÉKLET

TÁBLÁZATOK: 1. táblázat – Elsıdleges Elemi Mőveletek 2. táblázat – Másodlagos Mőveletek 3. táblázat – Anyag és Energia/Információ Elemi Mőveleti 4. táblázat – Matematikai Elemi Mőveletek 5. táblázat – Logikai Elemi Mőveletek 6. táblázat – Információs (Adatkezelési) Elemi Mőveletek 7. táblázat – Fizikai Hatáselvek (1) 8. táblázat – Fizikai Hatáselvek (2) 9. táblázat – Megoldás elv vázlatok néhány energiaátalakítási, tárolási és szabályozási esetre MANNESMANN REXROTH PNEUMATIKUS HENGEREK ÉS TARTOZÉKAI: Pneumatikus henger (kivonat) Tartozékok áttekintés (kivonat) Felerısítı elemek (kivonat) Dugattyúrúd csatlakozások (kivonat) Forgatóhenger (kivonat) MANNESMANN REXROTH HIDRAULIKUS HENGEREK ÉS TARTOZÉKAI: Hidraulikus henger (kivonat) Dugattyúrúd csatlakozások (kivonat) Kihajlási összefüggések (kivonat)

46/75

Melléklet

Táblázatok

1. táblázat – Elsıdleges Elemi Mőveletek Energia/Informació Szimbólum Leírás

Megnevezés

Anyag Szimbólum Leírás

Átalakít

Ea

Eb fajta/komponenst Ea→Eb A()

Növel/ Csökkent

E1

E2

komponens skalár értékét a 1 1→2

Irányt vált

v1

v2

vektor komponens irányát 1→2

1

2

komponens 1 → 2 helyre jutását lehetıvé teszi

Vezet

Összegyőjt

A1

A3

két részt vagy fajtát (mennyiség szerint)

A2

részt vagy fajtát kétfelé (mennyiség szerint)

A2

Szétválaszt összetevıkre Összekever

1

A1

2

C

A1

A1

A3

A1 és A2 anyagot összegyőjt (mennyiség szerint)

A2

A1 anyagot szétválaszt (mennyiség szerint)

A3

két részt vagy fajtát (tulajdonság alapján)

A B

B

A

anyag 1 → 2 helyre jutását lehetıvé teszi anyag 1 → 2 helyre jutását megakadályozza

1

A3

A

A anyagnak “a” tulajdonságot ad/elvesz (skalár) anyag a1 tulajdonságát a2-re változtat (——)

A2

B

Szétválaszt

a2

(——)

komponens 1 → 2 helyre jutását megakadályozza

1

Szigetel

A(a)

részt vagy fajtát kétfelé (tulajdonság alapján)

A

C

Összeköt

(——)

(——)

A+B

Old

(——)

(——)

AB

+ + + + + +O+O+ +++++ O O O O O+O+O O O O O +O+O+

+O+O+ O+O+O +O+O+

+ ++ + + + ++ + + OOOO OOOO

C

B

A és B anyagokat összekever (minıség szerint) A anyagot szétválaszt (minıség szerint)

C AB összetartó erıt hoz létre A és B anyag között (mechanikai, kémiai,stb.) A+B összetartó erıt szüntet AB anyagban (mechanikai, kémiai,stb.)

2. táblázat – Másodlagos Mőveletek Név Kapcsol

Szimbólum

Leírás BE/KI kapcsolja az áramlást

Név Tárol/ Ürít

Szimbólum

Leírás anyagot v. energiát v. információt

Alternáltat

a mozgás irányát

Egyenirányít

az áramlás irányát

(Meg) Vezet

E,I: komponenst A: anyagot

Nem vezet (meg)

E,I: komponenst A: anyagot

47/75

Melléklet

Táblázatok

3. táblázat – Anyag és Energia/Információ Elemi Mőveleti Anyag + Energia Szimbólum Leírás

Megnevezés A

Egyesít

E

Szétválaszt

A+E

A+E

Anyag + Informació Szimbólum Leírás

A anyagot és E energiát egyesít

A

I

A

A+E anyag+energiát szétválaszt

A anyagot és I információt egyesít

A+I

A+I

E

A+I anyag+információt szétválaszt

A

I

4. táblázat – Matematikai Elemi Mőveletek Megnevezés

Szimbólum x1 +

Összead

Megnevezés

y = x1 + x2

Szimbólum x1 +

Kivon

x1

Szoroz

M

x2

x

x1

Oszt

y = x1 x2

Négyzetre emel

y = x2

2

Gyököt von

x

y = ∫x dt

x

Derivál

x

y = x1/x2

D

x2

1/2

y = x1/2

a

a

Integrál

y = x1 - x2

x2 -

x2 +

y = dx/dt

5. táblázat – Logikai Elemi Mőveletek Logikai Mővelet Logikai Egyenlet

VAGY

NEM

Y = X1 I X 2

Y = X1 U X 2

Y=X

X1 X2

Logikai Szimbólum Igazságtáblázat

ÉS

X1 X2 Y

Y

&

X1 X2

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

X1 X2 Y

Y

X

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

Y

X Y

0

1

1

0

6. táblázat – Információs (Adatkezelési) Elemi Mőveletek Megnevezés Egyesítés Átkódol

Szimbólum D1 D2

Megnevezés D3

Sokszoroz

Szimbólum D

Vezet/Izolál

Tárol Megjegyzés: Az elemi funkció struktúrában az energia és az információ áramlását egyszeres vékony vonallal, az anyag áramlását vékony dupla vonallal vagy vastag vonallal jelöljük.

48/75

Melléklet

Táblázatok

7. táblázat – Fizikai Hatáselvek (1) [Összeállítás Koller szerint] FIZIKAI HATÁSELVEK Elemi mővelet: Energia(komponensek) és jelek átalakítása és változtatása. 1 2 3 4 5 6 Kimenet (okozat) Hosszúság Bemenet (OK) Keresztmetszet

Sebesség

Gyorsulás

Térfogat

Erı, Nyomás Mechanikai energia

Tömeg,Sőrőség Idı Tehetetlenségi Frekvencia nyomaték

1 Hosszúság Keresztmetszet Térfogat

Emelı elv Ékhatás (hajtómő, fogaskerék, csavar) Kapillaritás Kereszt-kontrakció Nyíró deformáció Kohéziós hatás Adhéziós hatás Hidraulikus hatás

Kontinuitás (fúvóka) Centrifugális Viszkozitás gyorsulás Torricelli-törvény Mozgástörvény Forgáspont távolság

Rugalmasság (befogási hossz) Nehézségi erı (inga hossz) Futási idı

2 Sebesség

Weissenbergeffektus Mozgástörvények

Emelı elv Ékhatás (hajtómő, fogaskerék, csavar) Ütközés Hidraulikus hajtás

Doppler-effektus Stick-slip-effektus Örvénysor

Hooke-törvény Kereszt-kontrakció Nyírás/Csavarás Coulomb I-II. törv. Felhajtóerı Boyle-Mariotte-törv.

Energiatétel Bernoulli-törvény Impulzus-tétel Perdület-tétel Hangsebesség Viszkozitás

Hooke-törvény Tömeg távolsága a Felületi feszültség forgásponttól Nyíró deformáció Boyle-Mariotte-t. Coulomb I-II. t. Felhajtóerı Gravitáció (centrifugális nyomás) Gravitációs nyom. Kapilláris nyomás Coriolis gyorsulás Energiatétel Centrifugális Coriolis gyorsulás gyorsulás Impulzus Töltés mágneses Bernoulli-törvény mezıben Örvényáram Viszkozitás Turbulencia Felhajtóerı Magnus-hatás Áramlási ellenállás Emelıelv Ékhatás (hajtımő, fogasker., csavar) Hidraulikus hajtás Newton-törvény Hidraulika Boyle-Mariotte(statikus) törv. Emelı Ék Súrlódás Hiszterézis Kohéziós hatás Adhéziós hatás Newton-törvény

Sajátfrekvencia

3 Gyorsulás

4 Erı Nyomás Mechanikai energia

Hangsebesség

5 Tömeg, Sőrőség Tehetetlenségi nyomaték 6 Idı Frekvencia 7 Mechanikai hullám (hang) 8 Hımérséklet Hı

9 Elektromos ellenállás 10 Elektromos -feszültség -áram -mezı

11 Kapacitás 12 Mágneses mezı Induktivitás

Mozgástörvény Állóhullám Rezonancia Hang-gerjesztés (membrán)

Diszperzió

Hıtágulás Hıtágulási anomáliák

Molekulasebesség Hangsebesség

Elektrostrikció

Elektrokinetikai hatás

Magnetostrikció

Indukciód törvény Örvényáram

Gravitáció Newton-törvény Centrifugális erı Energia-tétel Coriolis erı Rezonancia diszperzió

Feszített kötél

Lebegés (stroboszkóp)

Hangnyomás

Hıtágulás Gázegyenlet Gıznyomás-görbe Felületi feszültség Gázegyenlet Ozmózis nyomás

Töltés elektromos Biot-Savartmezıben törvény Elektrokinetikai hatás Hiszterézis Coulomb I. törv. Relativ dielekt– romos állandó Biot-Savart-törv. Coulomb I-II. törv. Einstein-de-Haaseffektus Ferro-, para-, dimágnesesség Hiszterézis Sugárzási nyomás

13 Elektromágneses hullám (Fénysugárzás)

49/75

Sajátfrekvencia

Josephsoneffektus

Melléklet

Táblázatok

7. táblázat – (folytatás) [Összeállítás Koller szerint] FIZIKAI HATÁSELVEK Elemi mővelet: Energia(komponensek) és jelek átalakítása és változtatása. 7 8 9 10 11 12 13

Mechanikai hullám (Hang)

1 Mechanikai

hosszváltozás Hangnyelés

Hımérséklet Elektromos Hı ellenállás

Elektromos -feszültség -áram, -mezı

Kapacitás

Mágneses mezı ElektromágInduktivitás neses hullám (Fénysugárzás)

Plasztikus deformáció Hıvezetés Sugárzás Konvekció

Piezo-effektus Fegyverzet-távolság Ütközési ionizáció Ionizálás

Fegyverzettávolság Felület Dielektromos eltolás Dielektromos elem méretei

Tekercs hossz Légrés Mag-eltolás Két tekercs helyzete

2 Doppler-effektus Konvekció Stick-slip-effektus [α=f(v)]

3 4

Nyúlásmérı bélyeg Vezetı hossz- és keresztmetszet (csúszóellenállás, érintkezési felületnagyság, bemerülési mélység, résméret) Komplex ellenállás változó örvényáram hatására

Indukció Elektrokinetikus hatás Ionizáció

Tolmann-effektus Elektrodinamikus hatás Stick-slip-effektus Súrlódás Enge-hatás Piezo-hatás I. fıtétel (nyomásérzékeny Dörzselektromosság Thomson-Joule- anyagok, lakkok, Kondenzátor effektus fémek, ezüstElektrokinetikus hat. Ionizáció Hiszterézis mangán, szénBarkhausen-effektus Konvekció ellenállás) Anizotróp nyomásÖrvényáram effektus Turbulencia Plasztikus deform. Leonard-hatás

6 Diszperzió 7

8

Barnett-hatás Töltés sebessége

Fegyverzettávolság Dielektromos állandó [=f(ρ)]

Dielektromos állandó [=f(ρ)]

5

Dielektromos hıveszteség Örvényáram Reflexió Súrlódás (ultrahang vizsg.) (ultrahang Vezetés, Törés hegesztés) Teljes vissza– verıdés Interferencia Abszorpció Termofon Olvadás, Párolgás Kondenzáció Megszilárdulás Vezetés, Sugárzás Konvekció

Skin-effektus Komplex ellenállás

Elektromágneses hullám Töltés Permeabilitás [=f(ρ)] Feszültség kettısMágneses törés anizotrópia Súrlódás (tőzkı) Magnetoelasztikus hatás

Permeabilitás [=f(ρ)] Fénytörés

Josephson-effekus

Szóródás Debeye-Searseffektus Abszorpció

Vezetı, Félvezetı Szuprevezetı Termikus ionizáció

Termo-effektus Termikus emisszió Piezo-hatás Rousch-effektus

Curie-hımérséklet Curie-pont Permeabilitás MeissnerOchsenfeld-hatás

Wien-féle eltolódási törvény Intenzitás-eloszlás Stefan-Boltzmann-t. Folyadékkristály Törésmutató

Kapacitív dióda Ferro-elektrika

Glimm-kisülés Röntgensugázrás Elektromos lumineszcencia Szintilláció Kerr-, Laser-, Starkhatás Folyadékkristály

Ohmos ellenállás

9 10 Termofon

Interferencia Bevonat vastagság és helyzet Abszorpció Szóródás

Hıhatás Peltier-effektus Fényív

11 12

Righi-effektus Demagnetizálás

13

Sugárzási hı

Varistor [R=α⋅Jβ] Transzduktor Fojtás Alagút-effektus Tranzisztor

Erısítı elv Transzformátor Vezetés Transzduktor Mágneses erısítı

Komplex ellenállás Lorenz-erık Komplex ellenállás Szupravezetı

Töltésmegmaradás

Fotodióda Fényellenállás Kristályok ellenállás-változ. Ionizáció

Fényelektromos hatás Fotocella Fényelem

Lorenz-erık (Hall-effektus) Plazma Indukció-törvény Magnistor

50/75

Mágnesezési görbe [µ=f(B)]

Telítettség Remanencia Hiszterézis

Törés, Kettıstörés Polarizáció Interferencia Lumineszcencia Diszperzió, Vezetés Abszorpció

Melléklet

Táblázatok

8. táblázat – Fizikai Hatáselvek (2)

[Összeállítás Koller szerint]

FIZIKAI HATÁSELVEK: Elemi mővelet: Anyag és energia egyesítése és szétválasztása Anyag és energia egyesítése és szétválasztása:

Inf

Inf A E

A+E

Energia fajta Mechanikai Hıenergia Elektromos Mágneses Akusztikus energia1) energia energia energia Anyag +energia Impulzus Anyag + Mozgási energia Ütközés

Perdület BoyleMariotte-törv. Kohézió Összenyom– hatatlanság Súrlódás Adhézió Coulomb I-II. törvény Bernoulli-törv. Felületi feszültség Súrlódás Anyag + Hıenergia Expanzió Kompresszió Plasztikus deformáció Töltések Anyag + Elektromos szétválasztása

energia

Biot-Savarttörvény Elektro– ozmózis Coulomb I. törvény Indukció Anyagáram

Hıvezetés Sugárzás Konvekció

Termoelem Hiszterézis Joule féle hı Dielektromos hıveszteség

Piroelektrikus hatás Szikra Fényív Izzítási emisszió

Mágneses polaritás Elektromos vezetés Kondenzátor

Coulomb II. Anyag + Mágneses energia törvény Membrán Anyag + Akusztikus energia Anyag + Optikai energia Anyag + Kémiai energia

1)

Coulomb II. törvény

Hıhatás Súrlódás

Elektromos vezetı körüli mágneses tér

Abszorpció Melegítés Disszociáció Égés

Lumin– eszcencia Elektromos potenciál– különbség Elem

Potenciális, kinetikai, felületi elasztikus energia.

51/75

A+E Optikai energia

A E Kémiai energia

Membrán

Sugárzási nyomás

Robbanás

Abszorpció

Abszorpció Sugárzás

Exoterm reakció Égés Gázoldás Kristályosodás Üzemanyag cella Elem

Szikra Fényív Fotoeffektus

Mágnesezés Mágneses polaritás

Foszforeszkál Égés ás Fotoszintézis Égés

Melléklet

Táblázatok

9. táblázat – Megoldás elv vázlatok néhány energiaátalakítási, tárolási és szabályozási esetre

Részfunkció Energia átalakítás: 1

Elektromos→Mechanikus

Eel

Elektromos→Hidraulikus

Eel

Mechanikus→Mechanikus

Emech

Mechanikus→Hidraulikus

Emech

5

3 Elektrostrikció

4 Magnetostrikció

5 Piezzokristály

6 Kondenzátor

7 Elektromágnes

8 Piezzokristály

1 Hidromotor

2 Hidrodinamikus szivattyú/turbina

3 MHD hatás

4

5

6

7

8

1 Csavarhajtás

2 Fogaskerékhajtás

3 Bütyköshajtás

4 Forgattyúshajtás

5 Összetett hajtások

6 Hirtelen megállás

7 Emelı

8 Vonó-elemes hajtás

1 Dugattyú

2 Csavarszivattyú/motor

3 Fogaskerékszivattyú/motor

4 Szárnylapátos szivattyú/motor

5 Axiáldugattyús szivattyú/motor

6 Radiáldugattyús szivattyú/motor

7 Hidrodinamikus elv

8 Felhajtóerı

2 Lendítı tömeg (haladó)

3 Helyzeti energia

4 Alakváltozás

5

6

7

8

1 Telep

2 Kondenzátor (elektromos erıtér)

3

4

5

6

7

8

Emech

Energia átalakítás: 4

2 Lineáris motor

Ehydr


1 Villamosmotorok

Emech


Megoldáselvek

Ehydr

1 Energia tárolása az idı Lendkerék (forgó) függvényében: mechanikai energia E(t)

6

E(t+∆t)

Energia tárolása az idı függvényében: elektromos energia E(t)

E(t+∆t)

52/75

Melléklet

Táblázatok

9. táblázat – (folytatás)

Részfunkció 7

Energia tárolása az idı függvényében: hidraulikus energia E(t)

8

Megoldáselvek 1 Hidraulikus akkumulátor

2 Folyadéltároló (helyzeti energia)

3

4

5

6

7

8

1 Síkbeli

2 Térbeli

3 Legördülı karos hajtás

4 Bolygómőves hajtás

5

6

7

8

1 Szabályozott fék

2 Ohmikus vagy induktív ellenállás

3 Tirisztor

4

5

6

7

8

1 Szabályozható fojtószelep

2

3

4

5

6

7

8

1 Ék

2 Csuklós kar

3 Emelı

4 Kerékhajtás

5

6

7

8

1 Nyomásterjedés

2

3

4

5

6

7

8

E(t+∆t)

Energia szabályozása az idı függvényében: mechanikai energia Inf E(t)

9

E'=f(t)

Energia szabályozása az idı függvényében: elektromos energia Inf E(t)

10

E'=f(t)

Energia szabályozása az idı függvényében: hidraulikus energia Inf E(t)

11

E'=f(t)

Energiakomponensek megváltoztatása: mechanikai energia Emech

12

E'mech

Energiakomponensek megváltoztatása: hidraulikus energia Emech

E'mech

53/75

Melléklet

Táblázatok

MEGOLDÁSELVEK Aa

vezetıképesség változása a hımérséklet hatására

ρa

1

Ab

mőanyag rugalmassági modulus (húrmodulus/érintımodulus) változása terhelés hatására

lágyvas mágnesességének változása elektromos áram hatására

ρb Ea

Eb ~U

g

t szilárd

s

folyadék

gáz

Emech

Emech M, ω

54/75

bimetál

Melléklet

Táblázatok

MEGOLDÁSELVEK

2

HOMLOKKERÉKHAJTÁS

E1

E2

v1

v2

BOLYGÓMŐ

1

55/75

2

A1

A2 A3

v1

v2

E1

E2

Melléklet

Táblázatok

Tervezési folyamat modellje (VDI 2221 szerint)

56/75

3

Melléklet

Táblázatok

A konstrukciós folyamat felépítése

4

PIAC

Termékelképzelés

Piackutatás, elemzés Prognózisok Szükséglet felismerése Termékelképzelések kialakítása

Szöveg + Vázlat (Tanulmány) Megoldandó feladat felismerése és megfogalmazása Korlátozó feltételek felkutatása

Követelmény jegyzék - Keresés - Ellenırzés - Vizsgálat - Elemzés - Variációk képzése - Értékelés - Szelektálás - Kiválasztás - Gyenge pontok, megoldások felkutatása - Korlátozó feltételek érvényesítése - Hibás, vagy nehézkes megoldások felismerése és kiküszöbölése - ......

Irásos magyarázó ábrák Követelmények, óhajok, korlátozó feltételek Funkciók megfogalmazása Rész/elemi funkciók keresése, folyamatba rendezése

Funkcióstruktúra Rész- ill. elemi funkciók sorozata Kapcsolási vázlat Fizikai, kémiai hatáselvek keresése Sorba rendezése Kompatibilitás vizsgálat

Hatáshordozó szint

Hatáselv struktúra Elemi funkciókhoz rendelt fizikai hatáselvek sorozata A,E,I folyamatok azonosítása Hatáselvek és hatáshordozók kombinálása Mőködési elv kidolgozása

Megoldáselv szintézis Mőködési mód vonalas, esetleg térbeli ábra formájában Elrendezés és részletek kidolgozása Formaadás, léptékhelyes rajz

Elıterv (Elrendezés + kialakítás) Léptékhelyes, de méreteiben még nem végleges összeállítási rajz

Teljes dokumentáció kidolgozása

57/75

Méretezés, számítások Optimalizálás Szabványok ....

Melléklet

Mannesmann Rexroth Pneumatikus hengerek és tartozékai (kivonat)

Összehúzó csavaros pneumatikus henger

58/75

Melléklet


Összehúzó csavaros pneumatikus henger (folytatás)

59/75

Melléklet


Összehúzó csavaros pneumatikus henger (folytatás)

60/75

Melléklet


Tartozékok áttekintés

61/75

Melléklet


Villás felerısítı talp csapszeggel

Csapágyszemes felerısítı talp

62/75

Melléklet


Gömbcsulkós fej

Kiegyenlítı kuplung

63/75

Melléklet


Forgatóhenger

64/75

Melléklet


Forgatóhenger (folytatás)

65/75

Melléklet


Forgatóhenger (folytatás)

66/75

Mellélket

Mannesmann Rexroth Hidraulikus hengerek és tartozékai (kivonat)

Hidraulikus hengerek

67/75

Mellélket


Hidraulikus hengerek (keresztmetszet, erı, áramlási adatok)

68/75

Mellélket


Hidraulikus hengerek (tömeg adatok)

69/75

Mellélket


Hidraulikus hengerek (méretek)

70/75

Mellélket


Hidraulikus hengerek (méretek)

71/75

Mellélket


Dugattyúrúd csatlakozás (önbeálló)

72/75

Mellélket


Dugattyúrúd kihajlás

73/75

Mellélket


Dugattyúrúd kihajlás (folytatás)

74/75

Mellélket


Dugattyúrúd kihajlás (folytatás)

75/75

Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar GÉPTERVEZÉS II. SEGÉDLETEK

Recommend Documents