ELEMENTI KONSTRUKCIJA I
(sss, 2009/10)
1. Objasnite što je to tolerancija. 2. Objasnite čvrsti dosjed u sustavu jedinstvenog provrta. 3. Objasnite labavi dosjed u sustavu jedinstvene osovine. 4. DOSJED a) Dosjed φ 60 mm izveden je u sustavu jedinstvenog provrta kvalitete 7, a osovina je izrađena u kvaliteti 6. Donje odstupanje osovine iznosi -0.029 mm. Traži se: -
ES, EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp, Td Nacrtajte dijagram dosjeda sa svim potrebnim kotama , uz mjerilo: 1mm = 1 mm Navedite kakva je to vrsta dosjeda . Napišite oznaku dosjeda u obliku ISO TOL. Skicirati i kotirati dosjed
b) Dosjed φ 60 mm izveden je u sustavu jedinstvenog provrta kvalitete 7 . Poznato je donje odstupanje osovine -5 mm, koja je izvedena u kvaliteti 6. Odrediti: -
ES, EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp, Td Nacrtajte dijagram dosjeda sa svim potrebnim kotama . Navedite kakva je to vrsta dosjeda . Napišite oznaku dosjeda u obliku ISO TOL.
c) Dosjed čije dimenzije spadaju u grupu promjera koji se kreću od 65 – 80 mm treba izvesti u sustavu jedinstvene osovine koja je izrađena u kvaliteti 6, dok je provrt izrađen u kvaliteti 7. Poznata je stvarna gornja odmjera provrta koja može iznositi 80,036 mm. Odrediti: -
ES, EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp, Td skicirati dijagram sa svim kotama vrsta dosjeda ISO-TOL.
d) Dosjed φ 60 mm izveden je u sustavu jedinstvenog provrta kvalitete 7 . Poznato je donje odstupanje osovine -20 mm, koja je izvedena u kvaliteti 6. Odrediti: -
ES, EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp, Td Nacrtajte dijagram dosjeda sa svim potrebnim kotama . Navedite kakva je to vrsta dosjeda . Napišite oznaku dosjeda u obliku ISO TOL
e) Dosjed φ 150 mm izveden je u sustavu jedinstvenog provrta, kvalitete provrta 6. Poznata je donja odmjera osovine 150.025 mm. -
Odredite ES. EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp,Td . Nacrtajte dijagram dosjeda sa svim potrebnim kotama . Navedite kakva je to vrsta dosjeda . Napišite oznaku dosjeda u obliku ISO TOL
f) Dosjed φ 110 mm izveden je u sustavu jedinstvenog provrta. Poznata je gornja odmjera provrta 110.076 mm. Provrt je izrađen u kvaliteti 6 , a osovina u kvaliteti 7. -
Odredite ES. EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp,Td . Nacrtajte dijagram dosjeda sa svim potrebnim kotama . Navedite kakva je to vrsta dosjeda . Napišite oznaku dosjeda u obliku ISO TOL. Kakav bi dosjed bio da je provrt izrađen u kvaliteti 7 ?
g) Dosjed φ 80 treba izvesti u sustavu jedinstvene osovine kvalitete 6 , a provrt u kvaliteti 8. Poznata je veličina najmanje izmjere provrta koja iznosi 79,985 mm. Traži se: -
ES, EI, es, ei, Zg, Zd, Zm, Pg, Pd, Pm, To, Tp, Td Dijagram dosjeda sa svim kotama u mjerilu Vrsta dosjeda Oznaka dosjeda s tolerancijama prema ISO
1
6. OPRUGE a) Objasnite i skicirajte karakteristike opruga uz naznaku karakterističnih veličina. b) Skicirajte karakteristiku progresivne gumene opruge i objasnite pojavu gubitaka kod rada takve opruge. c) Skicirajte prstenastu oprugu i njezinu karakteristiku. d) Skicirajte tanjurastu oprugu i njezinu karakteristiku. e) Rad opterećenja prstenaste opruge iznosi 20 kJ, a rad rasterećenja 10 kJ. Najveći radni progib opruge je 100 mm. Potrebno je skicirati dijagram deformacije (1 mm ≙ 5000 N; 1 mm ≙ 1 mm progiba) i odrediti rad gubitka. f) Nacrtajte dijagram deformacije vlačne cilindrične opruge ako su poznate sljedeće veličine: - duljina neugrađene opruge iznosi 40 mm - sila prednaprezanja je 20 mm - duljina predopterećene opruge iznosi 45 mm - karakteristika opruge je 2 N/mm Potrebno je odrediti silu potrebnu da se predopterećene opruge deformiraju na ukupnu duljinu od 80 mm i potrebni rad za tu deformaciju. Sve veličine treba obavezno naznačiti na dijagramu . 7. VIJAK a) Napravite podjelu vijaka. b) Skicirajte elastičan vijak s naznakom dimenzija, objasnite svrhu njegove primjene i napišite izraz za vlačno naprezanje takvog vijka. c) Vijak M16 s metrijskim normalnim navojem je opterećen vlačnom silom od 8 kN. Kolika je nosiva sigurnost vijka, ako je on izrađen iz materijala kvalitete 8.6 , a sigurnost materijala u odnosu na granicu elastičnosti iznosi 3,2. Poznate su dimenzije navoja vijka: d = 16 mm P = 2 mm d2= 14,701 mm d3 = 13,835 mm (odnosno d1) A = 144 mm2 d) Dvije ploče pritežu se vijkom M12 iz čelika klase čvrstoće 6.8. Kod kolike ručne sile na kraku ključa od 25cm će doći do loma vijka? Zadano je da su reducirani faktor trenja na navoju vijka i faktor trenja jednaki i iznose 0,15, te da je promjer rupe kroz koju prolazi vijak 14mm. e) Navedite glavne vrste vijaka za nominalni promjer od 20 mm, zatim sa nominalnim promjerom 20 i vojnosti 2. Navedite za koje svrhe se koriste pojedini vijci. 8. DEFORMACIJA VIJAK-PODLOGA a) Nacrtajte u mjerilu dijagram deformacije vijak-podloga, ako je poznata sila pritezanja vijčanog spoja od 300 N, deformacija vijka 0,30 μm a deformacija podloge 0,10 μm. Na crtežu odredite uz naznaku svih karakterističnih veličina, kolika je ukupna sila u vijčanom spoju ako je radna sila jednaka polovici prednaponske. b) Nacrtajte u mjerilu dijagram deformacije vijak podloga, ako je poznata sila pritezanja vijčanog spoja 300 N, deformacija vijka je 0.1, a deformacija podloge je 0.3 μm . Na crtežu označite uz naznaku svih karakterističnih veličina, kolika je ukupna sila u vijčanom spoju, ako je radna sila jednaka 1000 N. c) Nacrtati dijagram deformacije vijak – podloga (1 mm ≙ 1000 N; 1 mm ≙ 1 μm) pa konstrukcijski i analitički odrediti veličine pogonske sile u vijku, ako je ostatna prednaponska sila u podlozi jednaka 0. Zadano: sila pritezanja vijka od 62500 N; deformacija vijka je 30 μm; deformacija podloge je 50 μm 9. NAVOJI a) Navedite podjelu navoja. b) Objasnite samokočnost navoja. c) Napišite brojčani primjer za kosi normalni i trovojni navoj, te posebno za svakog od njih naznačite veličinu uspona i hoda navoja d) Potrebno je napisati oznaku za dvovojni i trovojni trapezni navoj vijka, ako su poznate slijedeće veličine: -
nazivni promjer navoja jezgre 24 mm srednji promjer navoja mm promjer jezgre navoja 20.5 mm
-
korak navoja 3 mm korisna visina profila navoja 1,5 mm
e) Potrebno je napisati oznaku za kosi dvovojni normalni i trovojni fini navoj. Poznati podaci o navoju : d = 28 mm
P = 3 mm
d2= 25.954mm
d3 = 22.794mm (odnosno d1)
A = 408mm2
Koliko se pomakne trovojni navoj za 3 puna okretaja ?
2
10. a) b) c)
KLIN Posebno za klinove nacrtati i kotirati najvažnije dimenzije ,naznačiti sile na klin te navesti osnovne izraze. Što je samokočnost klina i koji je uvjet za njezino postizanje? Provjerite samokočnost klina ako su vratilo i glavina izrađeni od čelika. Dimenzije klina : -
duljina klina visina prednje plohe
200 50
mm mm
-
visina stražnje plohe širina klina
80 20
mm mm
d) Skicirajte tangencijalne klinove, navedite u kojem slučaju se ugrađuju, navedite izraz za izračunavanje tlaka u dodirnim površinama klinova. e) Skicirajte spoj segmentnim klinovima. f) Skicom prikažite način ugradnje tangencijalnih klinova, te navedite u kojim slučajevima se ugrađuju u sklopove. 11. PERO a) Skicirati uporabu spojeva s perima, objasnite po čemu se razlikuju od klinova i koje vrste pera rabimo? b) Potrebno je proračunati pero koje povezuje vratilo promjera 40 mm opterećeno momentom od 80 Nm sa glavinom . Dimenzije pera su 8x7. Dopušteni pritisak u spoju glavina (sivi lijev) vratilo (čelik) pdop= 40 N/mm2 . c) Remenica od sivog lijeva prenosi konstantni okretni moment od 600Nm vratila promjera 60mm. Potrebno je odabrati pero, te provjeriti njegovu čvrstoću. Dopušteni površinski pritisak između pera i vratila je 100 N/mm 2, a između pera i glavine 60 N/mm2. 12. ZATIK a) Za pogonsko vratilo vezan je konični zupčanik pomoću cilindričnog zatika. Zupčanik prenosi snagu od 2,5 kW pri brzini vrnje od 720 min-1, a aksijalna sila se prenosi na vratilo preko naslona zupčanika. Zupčanik i zatik su izrađeni iz čelika, dopušteni površinski pritisak je 100 N/mm2. Potrebno je izvršiti kontrolu zatika. 13. SVORNJAK a) Navedite što su svornjaci, skicirajte primjer svornjaka, te navedite uz obrazloženja izraze za naprezanje na savijanje i naprezanje na odrez. Označite kritični presijek . b) Objasnite zašto se rabe svornjaci, te skicom prikažite za jedan način opterećenja i ugradnje naprezanja koja se pojavljuju na svornjaku. ( Skicu treba pojasniti izrazima za naprezanja). 14. ZAKOVIČNI SPOJ Skicirajte i napišite izraz za naprezanja zakovičnog jednoreznog spoja koji se sastoji od 4 zakovice. ( Decker. 65. str.) 15. VIJČANI SPOJ Navedite i skicirajte načine osiguranja vijčanog spoja. 16. LJEPLJENI SPOJ Koje vrsti ljepila se koriste u realizaciji lijepljenih spojeva i koje tehnologije lijepljenja se primjenjuju ? 17. LEMLJENI SPOJ Koje vrsti lemljenja se koriste za spajanje strojnih dijelova ? 18. a) b) c)
STEZNI SPOJ Izrazom i skicom objasnite stezni spoj. Uz skice opisati vrste steznih spojeva i njihovu primjenu, te objasniti osobitosti steznog spoja u primjeni. Uzdužni stezni spoj punog vratila iz čelika i glavine spojke iz sivog lijeva izveden je s dosjedom Φ100 H8/x8. Vanjski promjer glavine je 175mm, a duljina glavine je 180mm. Faktor trenja na naležnim površinama je 0,1. Gubitak prijeklopa uslijed uglačavanja je 10 μm.
3
19. ZAVARENI SPOJ a) Navedite oblike žljebova kod sučeonog zavarivanja elektrolučnim postupkom . b) Navedite oblike zavarenih spojeva pri elektrolučnom zavarivanju. c) Napišite izraz za proračun naprezanja na zavarenom spoju koji je prikazan na skici.
d) -
Kolika je sigurnost na savijanje navarenog kraka ? Poznato je Re= 230 N/mm2 materijal zavara Se = 1.6 F= 2000 N L= 200 mmudaljenost hvatišta sile od zavara
: α=300 a= 5 mm 50 x 10 dimenzije profila kraka
e) Napišite izraz za proračun naprezanja zavarenog spoja koji se sastoji od cijevi promjera d i visine L zavarene za podlogu kutnim zavarom dimenzije a . Spoj je opterećen silom F koja je udaljena za L od zavara i okomita na os cijevi. Napisati proračun zavara širine a, te skicirati za : - kutni zavar za profil vanjskih dimenzija m x n , opterećen silom koja djeluje na udaljenosti L od podloge po kutem na podlogu a - kutni zavar za profil vanjskog promjera d, opterećen na torziju momentom T - tupi zavar u obliku kvadrata bez jedne sranice, vlačno opterećen silom F ; zavar spaja dvije ploče; opseg zavara je (2l1+l1 )
20. SMITHOV DIJAGRAM a) Potrebno je konstruirati Smithov dijagram za čelični materijal radi izbora savojne dinamičke čvrstoće. Iz dijagrama treba odrediti trajnu din. čvrstoću materijala. σm = 20 N/mm2 σa = 40 N/ mm2 Re = 340 N/ mm2 Rm = 520 N/ mm2 σSDN = 260 N/ mm2 b) Nacrtajte Smithov dijagram i odredite trajnu dinamičku čvrstoću . σm = 80 N/ mm2 σa = 40 N/ mm2 Re = 480 N/ mm2
Rm = 700 N/ mm2
c) Potrebno je konstruirati Smithov dijagram za čelični materijal radi izbora savojne dinamičke čvrstoće. Iz dijagrama treba odrediti trajnu din. čvrstoću materijala. σm = 80 N/ mm2 σa = 40 N/ mm2 Re = 500 N/ mm2 Rm = 700 N/ mm2 σSDN = 340 N/ mm2
21. NAPREZANJE a) Navedite oznake i izraze za naprezanja .
4
