Úvod ÒSeznámení studentů se základními stavebními prvky strojů a strojního zařízení. Ò gallery07 Ò1. Úvod – technický systém, technická mechanika Ò2. Spoje Ò- rozebíratelné spoje ; Ò- nerozebíratelné spoje. Ò3. Výpočtový aparát Ò4. Příklady Ò Ò ÒTechnický výrobek –technický objekt (stroj, nástroj, přístroj, ..). ÒStroj - technický výrobek složený z mechanismů, který nahrazuje fyzickou (případně částečně i duševní práci člověka. ÒNástroj – technický výrobek, který pouze ulehčuje práci člověka. ÒTechnický systém (TS)/(technický objekt) – technický výrobek i nepřemistitelný technický objekt (továrna, elektrárna, dopravní síť, budova..). Ò Ò Ò Ò Stupeň komp. Technický systém (TS) Charakteristika Příklady Oblast I. Díl, součást Element (struktury) bez montážních operací Hřídel, šroub, pružina, podložka Části a mechanismy strojů (ČMS) II. Stavební skupina, mechanismus, podskupina Jednoduchý systém složený s dílů, který může vykonávat jednoduché f-ce Převodovka, hydraulický válec III. Stroj, přístroj Systém složený z dílců a podskupin vykonávající určitou f-ci Automobil, soustruh, spalovací motor Stroje a zařízení (SAZ) IV. Zařízení, strojní park Komplexní systém Montážní linka, Elektrárna ÒÚčel: Získání potřebných funkcí nebo účinků (mechanických). ÒCíl: Jednoznačná přeměna (na základě fyzikálních, chemických, či biologických zákonitostí) vstupních stavů na požadované fyzikální účinky. Ò Vstupní stavy: Materiálu (MI) Energie (EI) Informací (II) Výstupní stavy: Materiálu (Mo) Energie (Eo) Informací (Io) Požadované fyzikální účinky: -spojit -přenést -přeměnit ÒZákladní vlastnost TS: schopnost vykonávat požadované f-ce ÒKaždý TS musí mít : Øpotřebné parametry (výkon, rychlost, směr pohybu, ..); Øschopnost pracovat v provozním prostředí; Øbýt dobře obsluhovatelný; Øbýt jednoduše vyrobitelný; Ømít spokojivý vzhled apod. Ò Ò Ò skenovat0001.jpg ÒDESIGN FOR PROPERTIES – DFX (ang. mezinárodní termín) ÒMetodika: Østanovení požadovaných vlastností; Økontrola docílených vlastností. Ø ÒPoznatky, jak: Øúnosnost závisí na ..; Øspolehlivost závisí ..; Øvýrobní náklady závisí na ..; Øbezpečnost závisí na ... Ò Ò1. Charakteristika Ò - transformační proces (charakterizovaný funkcí); Ò - konstrukční znaky (char. hlavním pracovním principem). Ò2. Stavební struktura Ò - tvar; Ò - rozměr; Ò - druh materiálu. Ò3. Vlastnosti Ò - provoz a údržba, opravy; Ò - výroba, montáž; Ò - ostatní užitné vlastnosti. Ò4. Poznatky pro návrh a kontrolu Ò - poznatky pro docílení požadovaných konstrukčních vlastností. Ò ÒHlediska: Ò - únosnost a pevnost; Ò - montáž a provoz; Ò - ostatní specifické požadavky. - skenovat0004.jpg ÒMechanika jako součást fyziky. Ò ÒTechnická mechanika jako mechanika aplikovaná na technickou praxi. Spadají sem oblasti mechaniky tuhých těles (vzájemné působení a pohyb tuhých hmotných těles), mechaniky poddajných těles a mechanika tekutin a přenosu tepla. - -1) Do mechaniky tuhých těles spadají: -Statika (řeší pouze silové účinky). -Kinematika (zabývá se charakteristikou pohybu). -Dynamika (řeší závislost mezi silovými účinky a pohyby hmotných útvarů). -2) Mechanika poddajných těles -Pevnost a pružnost (řeší pružnost a poddajnost těles). - -3) Mechanika tekutin a přenosu tepla -Hydromechanika -Termomechanika. - -V technické mechanice se řeší pouze model skutečného stroje nebo zařízení !! - Ò ÒSkutečnost: Ò Ò Ò Ò ÒZjednodušený model: Ò Ò ÒS využitím modelů souvisí pojmy jako hmotný bod, ideálně tuhé těleso, ideální vazba apod. Ò - ÒMostní konstrukce, spoje a převody apod. Ò - ÒHydraulické a pneumatické systémy – robotické linky, ale i ruční nářadí apod. - ÒTepelné stroje – parní stroj, spalovací motor, turbíny apod. - v6_b ÒVýroba el. energie – jaderná elektrárna. - ÒSpoje – jejich základní funkcí je „umožnit spojení“ částí výrobků a to často v kombinaci s pohyblivostí. ÒSpoje mohou být pohyblivé a nepohyblivé. ÒSpoje mohou být: Òa) rozebíratelné; Òb) nerozebíratelné. Ò ÒK přenosu sil ve spoji může docházet Ò- přes stykovou plochu. Ò Ò Ò Ò Ò- Pomocí tvarových prvků Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒZákladní případy jednoduchých namáhání. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒŠroubové spoje jsou rozebíratelné spoje používané k spojení dvou a nebo více dílců v jeden celek. Šroubový spoj tvoří kromě spojovaných součástí šroub s maticí a případně i podložka (nebo závlačka). Ò Ò Ò Ò Ò ÒNejčastěji se používají hlavy šroubů pro ruční utahování klíčem nebo šroubovákem. Hlavy šroubů: šestihranné (a), válcová (b), válcová s vnitřním šestihranem – imbus (c), zápustné (d). Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0001.jpg skenovat0002.jpg ÒMatice se nejčastěji používají šestihranné. ÒPodložky slouží k pojištění šroubu proti uvolňování (pružné nebo vějířové) nebo k rozložení tlaku na větší plochu. ÒFunkční částí šroubu je závit - nejčastěji metrický (používá se ale i závit lichoběžníkový, Whitworthův, trubkový, oblý apod.). Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0003.jpg ÒPři vzájemném pohybu závitů šroubu a matice vzniká mezi nimi - smykové tření . Ò Ò Ò Ò Ò ÒAplikace nakloněné roviny. Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒFn – normálová síla, (reakce podložky na tíhovou sílu Fg) ÒFt – třecí síla Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒDřík šroubu může být zatížen – tahem, tlakem, smykem a krutem. ÒPři výpočtu šroubu je důležité znát i průběh zatížení, které může být: Ò- statické; Ò- dynamické. Ò Ò Ò ÒNa výpočet šroubu má vliv také utahovací moment nebo předpětí šroubu. Ò Ò Ò Ò ÒNamáhání tahem vzniká v důsledku působení síly v ose šroubu. ÒVýpočet šroubu: Ò Ò Ò Ò ÒNamáhání smykem vzniká pokud síla působí kolmo k ose šroubu ÒVýpočet šroubu: Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒŠrouby (kromě šroubů lícovaných) by neměly být využívány k přenosu smykového zatížení!! Ò Ò Ò Ò ÒKolíkový spoj slouží k přenášení sil mezi spojovanými součástmi, k vymezení a pojištění jejich polohy nebo vytvoření otočného spojení. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒK vytvoření větších kloubových spojení dvou součástí se využívá čepů. Ò Ò Ò ÒVýpočet kolíku (na smyk a otlačení) Ò Ò ÒRozebíratelné spojení hřídele s nábojem pomocí pera je v praxi poměrně časté. Běžně se používají pera těsná méně často kotoučová (Woodruffova – obr. vlevo dole). ÒSpojení těsným perem se využívá pro uložení ozubeného kola nebo řemenice na hřídeli, pro spojení kotouče spojky s hřídelem. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0001.jpg ÒPera jsou namáhána na smyk a na otlačení. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0021.jpg ÒSvěrné spoje jsou spoje se silovým stykem. Používají se svěrné spoje šroubem s rozříznutým nábojem, šroubem s děleným nábojem nebo kuželem. Ò ÒTlakové spoje jsou nerozebíratelné spoje se silovým stykem. ÒPodle způsobu výroby může vzniknout tlakový spoj: ÒLisováním za studena – montáž se provádí např. pomocí hydraulického lisu. ÒSmrštěním po ohřevu náboje – způsob vhodný pro větší součásti, např. nákolky kol železničních vagónů. ÒRoztažením po ochlazení hřídele – po ochlazení hřídele v kapalném plynu. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒSvarové spoje patří mezi nerozebíratelné spoje používané pro spojování kovů a plastů. ÒZ hlediska provedení se používají nejčastěji svarové spoje zhotovené tavným nebo tlakovým svařováním. Ò ÒVýhodou svarových spojů je vysoká produktivita, využití svařovacích automatů, vhodnost technologie k renovacím a opravám. ÒNevýhodou svarových spojů je pnutí a deformace vlivem zahřátí při svařování. Nutná úprava stykových ploch (v některých případech). Nutnost kvalifikované obsluhy. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒVhodnost ocelí ke svařování je dána obsahem uhlíku do 0,25%. ÒPro oceli s obsahem nad 0,5 % C se svařování nedoporučuje. ÒU složitějších svařenců (pokud je to možné) se provádí žíhání na odstranění vnitřního pnutí. ÒSvařence se obrábí na hotovo až po svaření. ÒNení vhodné hromadit svary v jednom místě. ÒPři konstrukci svařenců je nutné uvažovat přístupnost při svařování. ÒU svařenců je vhodné využívat vhodně umístěných výztuh. ÒPokud to není nutné, měl by být svařenec navržen tak, aby se svar nemusel obrábět. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒNejběžnější používané svary koutový, V-svar (I, X, U a další viz. ST). Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0022.jpg skenovat0023.jpg ÒNamáhání smykem a krutem Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0025.jpg ÒNamáhání Òsmykem a Òkrutem Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0026.jpg ÒPájené spoje jsou nerozebíratelné spoje vytvořené materiálovým stykem pomocí přídavného roztaveného kovu – pájky. ÒPájení se používá zejména v elektrotechnice. Ve strojírenství např. pro pájení slinutých karbidů na řezný nástroj. ÒPájené spoje mají mít co největší stykovou plochu. ÒPro spoje s menší pevností se používají měkké pájky Sn-Pb (teplota tavení do 500°C), pro spoje s větší pevností tvrdé pájky mosazné, stříbrné (teplota tavení nad 500°C). ÒVýhodou pájení je možnost spojování nejrůznějších materiálů – kovů i keramiky. ÒNevýhodou je menší pevnost spoje, kvalita spoje závisí na čistotě povrchu spojovaných součástí. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒPájené spoje mohou být namáhány tahem nebo smykem. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0028.jpg skenovat0027.jpg ÒLepené spoje jsou nerozebíratelné spoje vytvořené materiálovým stykem pomocí adheze (přilnavosti) lepidla. ÒLepení je vhodné pro vytváření spojů kovových i nekovových materiálů, především tam, kde na spoj nepůsobí velké zatížení. ÒVýhodou lepených spojů je těsnost, možnost spojování odlišných materiálů. ÒNevýhodou je nevhodnost spojů pro vyšší teploty a agresivní prostředí, případně stárnutí spoje. ÒLepené spoje by stejně jako pájené měly mít co největší stykovou plochu. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒK lepení kovů se používají lepidla na bázi formaldehydových nebo epoxidových pryskyřic. ÒK lepení nekovových materiálů se používají lepidla na bázi syntetických kaučuků nebo disperzní a vodou ředitelná lepidla. ÒPevnost spoje závisí i na úpravě povrchu lepeného materiálu! Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒLepené spoje by měly být namáhány pouze na smyk! Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò skenovat0029.jpg ÒNýtové (nýtované) spoje jsou spoje tvořené pomocí spojovacího prvku nýtu. ÒNýtování může být: ÒPřímé nýtování – vhodné pro spojování menších součástí. Vzniká roznýtováním konce jedné ze spojovaných součástí. Ò ÒNepřímé nýtování – používalo se dříve u velkých konstrukcí, dnes je nahrazováno svařováním a pájením. K nýtování se používá spojovacího prvku – nýtu. Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒPř.1 – Šroubový spoj Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò str.19obr.17.jpg Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò str.19priklad.jpg ÒPř.2 – Šroubový spoj Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò str.21priklad.jpg str.22obr.20.jpg ÒPř.2 – Šroubový spoj Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒPř.2 – Šroubový spoj Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò str.22priklad.jpg Ò[1] Hosnedl, S., Krátký, J. Příručka strojního inženýra 1, Computer press, 1999, 313 s. Ò[2] Zelený, J. Stavba strojů strojní součásti. Cpress, 2007, 157 s. Ò[3] Stejskal, V. a kol. Mechanika 1. ČVUT, 1998, 163 s. Ò[4] internet Ò[5] internet Ò Ò