KURZUS: Gépszerkezettan II.

MODUL: II. modul: Oldható kötések

13. lecke: Nyíró igénybevétellel terhelt csavarkötés

|  | Tevékenység
| Olvassa el a jegyzet 39-41. oldalán levő anyagot. A feldolgozás során a következőkre figyeljen:
| Adjon választ arra, mikor alakul ki nyíró igénybevétel a csavarkötésben. Adjon választ arra, hogyan védhetjük a menetes részt a nyíró igénybevétellel szemben. Tanulja meg az ébredő nyírófeszültség meghatározására alkalmas összefüggést. Tanulja meg a keletkező palástnyomás meghatározására alkalmas összefüggést. Sorolja fel a csavar nyíró igénybevétel alóli mentesítésének módjait.
| Követelmény
| A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:
| Meghatározások közül ki tudja választani a nyírással terhelt csavarkötés jellemzőit. Ábra alapján meg tudja nevezni a menetes részek nyírással szembeni védelmére alkalmas csavarfajtát. Összefüggések közül ki tudja választani a nyírófeszültség és a palástnyomás meghatározására alkalmasakat, nyíró igénybevétellel terhelt csavarkötés esetére. Konstrukciós megoldások közül ki tudja választani a csavar nyíró igénybevétel alóli mentesítésének módjait.

|  | Ellenőrző kérdések és feladatok
| 1. Jelölje az alábbiak közül azokat az állításokat, amelyek igazak a nyíró igénybevétellel terhelt csavarkötésre!
| A csavarnak az előfeszítésen kívül tengelyirányú terhelést is el kell viselni, ha meg kell akadályoznia az összeszorított részek eltolódását.
| A csavarnak az előfeszítésen kívül a tengelyére merőleges terhelést is el kell viselni, ha meg kell akadályoznia az összeszorított részek eltolódását.
| A nyíró igénybevétel kedvezőtlen a csavarkötés szempontjából, ezért igyekszünk azt elkerülni.
| A nyíró igénybevétel nem befolyásolja a csavarkötést.
| 2. Az alábbi ábrán egy nyíró igénybevétellel terhelt csavarkötést lát. Mi a neve a kötésben szereplő csavarnak? Jelölje a helyes választ!
| magra gyengített csavar
| illesztett szárú csavar
| ászokcsavar
| 3. Az alábbi összefüggések közül melyik alkalmas egy illesztett szárú csavarban ébredő nyírófeszültség meghatározására? Jelölje a helyes választ!
| τ max⁡ = 4∗F D 2 ∗π ≤ τ m e g
| τ max⁡ =1,4∗ 4∗F D 2 ∗π ≤ τ m e g
| 4. Meghatározható-e az alábbi összefüggések valamelyikével a palástnyomás illesztett szárú csavar esetén? Jelölje a helyes választ!
| p= μ∗F D⋅l ≤ p m e g
| p= F D⋅l ≤ p m e g
| Nem határozható meg a fenti összefüggésekkel.
| 5. Válassza ki az alábbi felsorolásból a csavar nyíró igénybevétel alóli mentesítésének lehetőségeit!
| A nyíró igénybevétel felvétele kúpos szeggel.
| A nyíró igénybevétel felvétele magra gyengített csavarral.
| A nyíró igénybevétel felvétele változó keresztmetszetű csavarral.
| A nyíró igénybevétel felvétele hengeres szeg beszerelésével.
| A nyíró igénybevétel felvétele Ensat betéttel.
| A nyíró igénybevétel felvétele nyíróhüvely alkalmazásával.
| A nyíró igénybevétel felvétele feszítőcsap beszerelésével.

|  | Gyakorló feladatok
| 1. Mekkora nyomatékkal kell meghúzni egy F=10 kN külső terhelésű M 16 x 2 méretű menetes orsót, μ=0,12 súrlódási tényező esetén?
| (d2 = 14,85 mm, d3 = 13,879 mm - táblázatból)
| M 16 x 2 d (névleges átmérő) = 16 mm P (menetemelkedés) = 2 mm
| A metrikus menetek profilszöge: β = 60o
| Meghúzási nyomaték: T 1 =F⋅ d 2 2 ⋅t g( ψ+ρ' )
| Lazítási nyomaték: T 2 =F⋅ d 2 2 ⋅t g( ψ−ρ' )
| A szögek meghatározása
| Menetemelkedési szög: ψ=a r c t g P d 2 π =a r c t g 2 14,85 π
| ψ= 2,466 o
| Látszólagos súrlódási szög: ρ'=a r c t g μ cos⁡ β 2 =a r c t g 0,12 cos⁡ 30 o
| ρ'= 7,888 o
| A meghúzási nyomaték:
| T 1 =10000 14,85 2 t g( 2,466 o + 7,888 o )=13565,81 N m m T 1 ≅13,6 N m T 2 =10000 14,85 2 t g( 2,466 o − 7,888 o )=−7047,45 N m m T 2 ≅−7,05 N m
| A példához (nem mérethelyesen) fel kell tudni rajzolni az erők vektorábráit is!
| 2. Egy M 16-os csavar anyagára megengedett feszültség 120 N/mm2. Mekkora húzófeszültség ébred ebben a csavarban, ha az a kötésben F=12 kN-nal terhelt.
| Kibírja-e ezt az igénybevételt, ha a választott anyagból készül?
| Táblázatból: d3 = 13,879 mm
| σ h ú z ó = F A 3 = 4∗F d 3 2 ∗π = 4∗12000 13,879 2 ∗π =79,35 N m m 2 σ h ú z ó < σ m e g
| Tehát a csavar kibírja az igénybevételt.
| 3. Az előző méretű és anyagminőségű csavarnál a terhelésen felül a szereléskor szoros meghúzás miatt Fe = 5 kN előfeszítő erő is van? Kibírja-e a csavar az igénybevételt?
| σ h ú z ó = F+ F e A 3 = (F+ F e )∗4 d 3 2 ∗π = 17000∗4 13,879∗π =112,42 N m m 2
| σ h ú z ó < σ m e g
| Még ezt is kibírja a csavar.
| 4. A fenti kötésben a csavar az ott fellépő külső terhelésen kívül szorosan meghúzott, de ismeretlen előfeszítéssel. Kibírja-e ezt az igénybevételt?
| σ= 4∗F d 03 2 ∗π = 4∗12000 d 03 2 ∗π d 3 = d 03 +6 1,1 ⇒ d 03 =1,1 d 3 −6 d 03 =1,1∗13,879−6=9,2 m m,t e h á t σ= 4∗12000 9,2 2 ∗π =180,6 N m m 2
| Ismeretlen előfeszítéssel, szorosan meghúzva a csavar nem bírja ki az igénybevételt, mert σ> σ meg .
| 5. Egy csavarkötést F=12 kN külső terhelés húzásra vesz igénybe. A csavar anyagának folyáshatára ReH =240 N/mm2, a biztonsági tényező n=1,5. Szereléskor ismeretlen nagyságú előfeszítést viszünk a csavarba (szorosan meghúzott csavar). Milyen méretű csavar lesz megfelelő?
| A csavarban ébredő tényleges feszültséget nem ismerjük. Végső esetben σ húzó = σ meg lehet.
| R e H n = σ m e g = F∗4 d 03 2 ∗π ⇒ d 03 = 4∗F σ m e g ∗π = 4∗F∗n R e H ∗π d 03 = 4∗12000∗1,5 240∗π =9,744 m m
| A d03 -t még csak az ismert terheléssel határoztuk meg. Az ismeretlen plusz terhelés (előfeszítés) miatt ezen átmérőt növelni kell:
| d 3 = d 03 +6 1,1 = 9,774+6 1,1 =14,34 m m
| Tehát, legalább d 3 = 14,34 mm magátmérőjűnek kell lenni a csavarnak! (M18)
| 6. Ellenőrizzük, hogy egy ReH =260 N/mm2 folyáshatárú, M12-es csavar, n=2-szeres biztonságot igénylő kötésben, F=12 kN húzó igénybevételt kibír-e?
| (d3 =9,543 mm)
| 7. Egy M12-es csavart (d3 =9,543 mm) F=8 kN külső terheléssel és Fe=4 kN előfeszítéssel veszünk igénybe. σ meg =180 N/mm2. Kibírja-e a csavar a terheléseket?
| 8. Az M 12-es csavar (d3 =9,543 mm) F=10 kN terhelésű és szorosan meghúzott. (Ismeretlen előfeszítésű). ReH =260 N/mm2, n =1,5. Kibírja-e a csavar az igénybevételt?
| 9. Mekkora átmérőjű (d3 = ?) csavar szükséges egy csőkarima lefogatásához, ha az összes terhelésen (F=25 kN) felül a csavarok szorosan meghúzottak, és z=6 db csavart akarunk beszerelni, melyek anyagára σ meg =180 N/mm2?
| 10. F=12 kN terhelésnél 5.6-os anyagminőségű, n=1,5 biztonsági tényezőjű csavart alkalmazunk. Mekkora magátmérőjű csavar szükséges?