KURZUS: Gépelemek
MODUL: II. modul: Kötőgépelemek. Kötési módok. Csavarkötések. Tengelykötések. Oldható és nem oldható kötés fajták
6. lecke: Nem oldható kötések. A szegecskötés. Szilárdillesztésű tengelykötési módok és méretezése
Tevékenység | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Olvassa el a Gépszerkezettan II. jegyzet 65-81. oldalain (a 2.2.1. és 2.2.2. alfejezet) található tananyagot! Nézze át az alábbi, a követelmények után található összefoglalást és kidolgozott mintapéldákat! Tanulmányozza át a minimum rajzos kérdések részben található ábrákat! Tanulmányozza át a Gépszerkezettan II-III segédlet 25-27 oldalain lévő kidolgozott feladatait és a 28. oldalon található gyakorló feladatot is! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tananyag tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Követelmények | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tananyag összefoglalása, további információk a tananyaghoz | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ha egy kötéssel szemben nem követelmény a roncsolásmentes bonthatóság, vagyis az összekötött alkatrészek szétszerelhetősége, akkor ún. nem oldható kötéseket alkalmaznak. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ilyen kötésnek tekintjük a szegecskötést, a hegesztést, a forrasztást és a ragasztást, de ide tartozik a szilárd illesztésű tengelykötés is. Ebben a leckében a szegecskötést és a szilárd illesztésű kötést ismertetjük. (A másik hármat a 7. leckében találják.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szegecskötés | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szegecseket két, akár különböző anyagból készült tárgy összekapcsolására használunk. Mára már sok területről kiszorította ugyan a hegesztés, de a korszerű szegecseket és technológiájukat ma is széles körben alkalmazza a jármű- és gépipar, a könnyűipar, az építőipar és számtalan, szolgáltatást végző iparág. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Előnye más kötésekkel szemben, hogy nincs az elemeknél anyagszerkezeti átalakulás, keményedés, mint a hegesztésnél, és az összekötött elemek még meleg szegecselés esetén is csak a szegecsfej környezetében és csak kevéssé deformálódnak. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hátránya, hogy az alkalmazásnál elengedhetetlen furatok miatt csökken a teherviselő keresztmetszet, ezért azt növelni kell, ami növeli az önsúlyt. A szegecselt kötés számtalan esetben drágább a hegesztettnél. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szegecsek hengeres szárral készülő kötőelemek, amelyek végére a szegecskötés létrehozásakor képlékeny alakítással zárófejet alakítunk ki. A szegecs anyaga általában hasonló az általa rögzített elemekéhez, mivel el kell kerülni az elektromechanikus korróziót és az eltérő hőtágulás miatti ellazulást. A gyakorlatban alkalmazott szegecsfajták alakját, méreteit és anyagait szabványok írják elő. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szegecseket a gyakorlatban nyírásra méretezzük. A méretezésnél abból indulunk ki, hogy az összes szegecs azonos mértékben vesz részt a terhelés felvételében és a feszültségeloszlás homogén. A méretezésnél figyelembe kell venni azt is, hogy a kötést létrehozó szegecseknek hány nyírt keresztmetszetük van. Az egynyírású szegecskötést másképpen átlapolt, a kétnyírásút pedig hevederes szegecskötésnek nevezzük. Hevederes kötés esetén a szegecsszárnak két keresztmetszete veszi fel a terhelést, emiatt nagyobb erővel terhelhető, mint az átlapolt kötés. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Átlapolt szegecskötés: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az ábrán a piros vonal a szegecs nyírt keresztmetszetét jelzi. Ha a szegecs a jelzett keresztmetszetben az "F" erő hatására elnyíródik, akkor a lemezek rögzítése megszűnik. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hevederes szegecskötés: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hevederes kötés esetén a szegecsszárnak két keresztmetszete veszi fel a terhelést, emiatt nagyobb erővel terhelhető, mint az átlapolt kötés. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szegecskötés kialakításakor az összeszegecselt alkatrészek felületei egymáshoz nyomódnak. Az így keletkező súrlódási erő gátolja az elmozdulást, ezzel javítja a kötés terhelhetőségét. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szilárd illesztésű kötés esetén a tengely átmérője nagyobb, mint a rá szerelendő alkatrész furatának átmérője. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tengely és az agy méretkülönbsége szilárd illesztésű kötés esetén, a lenti ábrán látható. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szilárd illesztésű kötés szerelhető hőfokkülönbség alapján, hidegsajtolással és olajnyomással. A hőfokkülönbség alapján történő szerelésnél az agyat felmelegítik, ennek hatására az kitágul, és a furatátmérő nagyobb lesz, mint a tengely átmérője. Szerelés után az agy lehűl, és rászorul a tengelyre. A szereléshez szükséges méretkülönbség a tengely hűtésével is létrehozható, de az is előfordul, hogy az agyat melegítik, a tengelyt pedig hűtik (ebben az esetben az agyat nem kell nagyon magas hőmérsékletűre melegíteni, ami az anyagszerkezeti változások elmaradása miatt kedvező). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alkatrészek előkészítése hidegsajtoláshoz: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az olajnyomásos szereléskor az agy és a tengely közé olajat sajtolnak. A tengely és az agy 1:30 kúpossággal készül. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szilárd illesztésű kötés méretezésénél fontos a megfelelő illesztés megválasztása. Az illesztés jellemzői a nagyfedés és a kisfedés értéke. A kötés megfelelő szilárdságához a pszüks meghatározása után kiszámíthatjuk a minimális fedés értékét. A kisfedésnek nagyobbnak kell lenni a minimális fedésnél! (Itt vegyük figyelembe, hogy hidegsajtolás esetén az érdességi csúcsok elnyíródnak és, ezáltal csökkentik a fedés nagyságát, amit a gyártási fedés meghatározásával korrigálunk.) A kötést a maximális feszültség szempontjából is ellenőrizni kell, mert ha a fellépő feszültség meghaladja a megengedett redukált feszültség értékét, akkor ez a kötés tönkre meneteléhez vezethet. A számításnál hidegsajtolásnál a nagyfedést csökkentjük az elkenődés mértékével, míg zsugorkötésnél (hőfokkülönbséggel történő szereléskor) a nagyfedés értékével számolunk az összefüggésben! (Lásd később a kidolgozott minta példánál!) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A használt számítási összefüggések | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A táblázatban azon összefüggések szerepelnek, amelyeket a számítások megoldása során használunk. A kiemelt betűkkel írt megnevezések az úgynevezett minimum képletek, amit fejből tudniuk kell! A nem kiemelt összefüggéseket képletjegyzék formájában a vizsgán felhasználhatják. A választásos feladatokban a helyes a minimum képleteket (a kiemelt összefüggések) kell megjelölni a megadott lehetőségek közül. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kiegészítés és kidolgozott mintapéldák a 6. lecke tananyagához | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Szegecskötés méretezése. A szegecsek darabszámának meghatározása átlapolt és hevederes szegecskötés esetén | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hány db d = 5 mm átmérőjű szegecset kell beépíteni s = 8 mm vastag lemezek átlapolt kiviteléhez, F = 5000 N terhelőerő esetén? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szegecs anyagára megengedett csúsztatófeszültség = 20 N/mm2, a megengedhető palástnyomás értéke: pmeg = 17 N/mm2. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az egy szegeccsel átvihető nyíróerő alapján írható: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ahol: k = 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
"z" számú szegeccsel átvihető nyíróerő, ha k= 1: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ahol: z = szegecsek száma, | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vagyis a szegecsek számát kifejezve kapjuk: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
= tehát legalább z = 13 db szegecset kell beépíteni. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Palástnyomás alapján az egy szegeccsel átvihető nyíróerő: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
"z" db szegecs esetén: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
tehát palástnyomás szempontjából elég lenne 8 db szegecs is, a nyíró igénybevétel miatt mégis a nagyobb darabszámot (13 db) kell beépíteni! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mennyivel módosulhat a szükséges szegecsszám, ha az előbbi példát nem átlapoltan, hanem hevederesen készítik el? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az egy szegeccsel átvihető nyíróerő alapján írható: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ahol: k = 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
"z" számú szegeccsel átvihető nyíróerő, ha k = 2: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ahol: z = szegecsek száma. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vagyis a szegecsek számát kifejezve kapjuk: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
= tehát legalább z = 7 db szegecset kell beépíteni. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Palástnyomás alapján az egy szegeccsel átvihető nyíróerő (az összefüggés nem változik): | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
"z" db szegecs esetén: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
tehát palástnyomás szempontjából 8 db szegecset kell alkalmazni, mivel a nyíró igénybevétel miatt most z=7 db szegecs elég lenne, ezért is a nagyobb darabszámot (8 db) kell beépíteni! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Szilárd illesztésű kötés méretezése | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy d = 50 mm +0,086 /+0,070 méretű és tűrésű acéltengelyre D = 100 mm külső átmérőjű és 50 mm +0,025/0 furatú acélagyat szilárd illesztéssel szerelünk két féle kivitelben zsugorkötéssel és hidegsajtolással. A kötés viszonyszáma: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
l/d = 0,8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
a) Határozza meg a szereléshez szükséges hőmérséklet különbséget zsugorkötésnél! Az agy hőtágulási együtthatója: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 10*10-6 mm/mm °C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
b) Határozza meg az agyban keletkező maximális feszültséget hidegsajtolásnál és zsugorkötésnél is! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tengely összenyomódási tényezője: , | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
c) Számítsa ki a felsajtoláshoz szükséges erőt abban az esetben, ha a kötést hidegen sajtolva hoznák létre! (=0,15, R1max=4 és R2max=3 ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
d) Megfelelő lenne-e a választott illesztés abban az esetben, ha a kötést hidegen sajtolva hoznák létre és P= 22 kW, n= 715 1/perc, = 0,15 valamint a nyomaték biztonságos átviteléhez szükséges dinamikus tényező x=4! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szilárd illesztésű kötés létrehozásához megfelelő méretű fedést kell alkalmaznunk. Lásd lenti ábra! A kötést hidegsajtolással vagy hőfokkülönbséggel (zsugorkötéssel) szerelhetjük. Példánkban megvizsgáljuk a kétféle kialakításnál, hogy hogyan történik a számítás. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
a) Hőfokkülönbséggel (zsugorkötéssel) történő szereléskor (helyesen megválasztott fedésnél) az agyat felmelegítjük, vagy a csapot hűtjük a megfelelő szilárdság eléréséhez. Az agyat olyan hőmérsékletre kell hevíteni, illetve a tengelyt annyira lehűteni, hogy az alkatrészek között "eltűnjön" a fedés, sőt 0,0004d játék alakuljon ki közöttük. Ebben az esetben a szükséges hőmérsékletet a következő összefüggésből kapjuk: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ahol: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
- a hőtágulási tényező, mm/C°mm. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A konkrét példánknál: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
b) A fedésre érvényes általános összefüggés . (Ahol p a palástnyomást jelenti.) A hidegen sajtolt kötés és a zsugorkötés abban különbözik egymástól, hogy hidegsajtolásnál az elkenődést is figyelembe kell venni a számításnál! Ezért a minimális fedést ott meg kell növelnünk egy tapasztalati értékkel, hogy a szükséges gyártási fedést kapjuk. Míg zsugorkötésnél elég a minimális fedést létrehozni a pszüks palástnyomással. Ha a maximális feszültség szempontjából vizsgáljuk a két esetet, akkor a hidegsajtolásnál számításánál az elkenődés mértékével csökkenteni kell a nagyfedés értékét, a zsugorkötésnél pedig nem. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Táblázatosan összefoglalva a szükséges összefüggéseket: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ahol: és . | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az agyban keletkező maximális feszültség meghatározása hidegen sajtolt kötés esetén | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális fedés (figyelembe véve az elkenődést): | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális palástnyomás: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális redukált feszültség: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
és | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az agyban keletkező maximális feszültség meghatározása hőfokkülönbséggel szerelt kötés esetén | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális fedés: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális palástnyomás: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A maximális redukált feszültség: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
és | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A kötés szükséges palástnyomása: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A minimális fedés: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A minimális gyártási fedés: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mivel KF=0,045 mm= 45 > 33,1 (zsugorkötés) és 41,5 (hidegsajtolás) esetén számított minimális fedésnél, illetve minimális gyártási fedésnél is, ezért a kötés mindkét szerelési mód esetén megfelelő! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Minimum rajzos kérdések: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szemléltető ábrák: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szegecskötés létesítése | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szegecsek számára a szegecs alakjának és méretének megfelelő furatokat kell készíteni. A szegecsszár egyik végén levő fejet a szegecs gyártásakor alakítják ki, a másik végén levőt pedig beépítéskor hozzák létre. Az alábbi lapozós könyv a szegecselés lépéseit szemlélteti. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ellenőrző kérdések | ||||||||||||
A leckék végén található feladatoknál választásos feladatoknál, párosításos feladatoknál, igaz-hamis eldöntésénél és számítási feladatoknál is csak a teljesen jó megoldást fogadjuk el! (Modulzáró feladatoknál adunk meg pontszámokat a feladatokhoz, amiből már lehet látni a feladatok erősségét! Egyedül a számítási feladatoknál használunk részpontozást!) Felhívjuk figyelmét, hogy a számítási feladatoknál a részeredményeket ne kerekítse, hanem a további számításokhoz a pontos értéket (a számológépen megjelenő összes tizedest) vegye figyelembe! Az eredményeket mindig csak két tizedesjegy pontossággal írja be! (Egész szám és tizedes esetén sem kell kiírni a szám végén található nullákat!) | ||||||||||||
1. Válassza ki az alábbiak közül a helyes állítást!
![]() | ||||||||||||
2. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd válaszoljon a kérdésekre! (A válaszok megadásához használja a számbillentyűket!) | ||||||||||||
| ||||||||||||
2/a. A fenti ábrán hányas szám jelöli a félgömbfejű szegecset? Az ábrán a(z) számmal jelölt szegecs a félgömbfejű szegecs. ![]() | ||||||||||||
2/b. A fenti ábrán hányas szám jelöli a süllyesztettfejű szegecset? Az ábrán a(z) számmal jelölt szegecs a süllyesztettfejű szegecs. ![]() | ||||||||||||
3. Tanulmányozza az ábrát, majd válaszoljon a kérdésre! (A válaszok megadásához használja a számbillentyűket!) | ||||||||||||
| ||||||||||||
Hány nyírt keresztmetszettel rendelkezik az ábrán látható szegecs? A szegecs nyírt keresztmetszeteinek száma: ![]() | ||||||||||||
4. Tanulmányozza az ábrát, majd jelölje a helyes választ! ![]() Milyen szegecskötést ábrázol a fenti ábra?
![]() | ||||||||||||
5. Olvassa el az alábbi meghatározásokat és jelölje az igaz állítást!
![]() | ||||||||||||
6. Igaz-e az alábbi megállapítás? Jelölje a helyes választ!
![]() | ||||||||||||
7. Tegye igazzá az alábbi állítást a felsorolt kifejezések sorszámának behelyettesítésével! (A válaszok megadásához használja a számbillentyűket!) 1. palástnyomás ![]() | ||||||||||||
8. Mi hozza létre szilárd illesztésű kötés esetén az alkatrészek közötti kapcsolatot? Jelölje a helyes választ!
![]() | ||||||||||||
9. Jelölje meg az alábbiak közül azokat az állításokat, amelyek jellemzők a zsugorkötésre!
![]() | ||||||||||||
10. A szilárd illesztésű kötés kialakításakor melyik technológia esetén kell a tengelyt enyhe kúpossággal leélezni?
![]() | ||||||||||||
11. Milyen átmérőjű szegecset kell használnunk két lemez átlapolt kivitelben történő összefogásához, ha a szegecsek száma 10 db és F = 15000 N nagyságú a terhelőerő? A szegecs anyagára megengedett csúsztatófeszültség = 30 N/mm2. A számítás eredményét felhasználva jelölje a helyes választ!
![]() | ||||||||||||
12. Egy fogaskereket d= 45 mm átmérőjű és l=60 mm hosszúságú tengelyrészre zsugorkötéssel szerelünk. Számítsa ki a nyomaték átviteléhez szükséges palástnyomás értékét valamint a minimálisan szükséges fedés nagyságát, ha P= 25 kW-t teljesítményt viszünk át n= 960 1/perc fordulatszámon! A dinamikus tényező x=2, valamint a súrlódási tényező = 0,11. A tengely összenyomódási tényezője: k1 = 3,2*10-6 mm2/N és az agy megnyúlási tényezője: k2 = 9,7*10-6 mm2/N. pszüks= N/mm2 ![]() | ||||||||||||
13. Válassza ki szegecskötés méretezésénél alkalmazott, a "z" számú szegeccsel átvihető nyíróerő meghatározására vonatkozó helyes számítási összefüggését! ![]() | ||||||||||||
14. Válassza ki szilárd illesztésű kötésnél a minimálisan szükséges fedés meghatározására vonatkozó helyes számítási összefüggését! ![]() |