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 = 4F D 2 π τ meg
τ max =1,4 4F D 2 π τ meg
4. Meghatározható-e az alábbi összefüggések valamelyikével a palástnyomás illesztett szárú csavar esetén? Jelölje a helyes választ!

p= μF Dl p meg
p= F Dl p meg
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 tg( ψ+ρ' )

Lazítási nyomaték: T 2 =F d 2 2 tg( ψρ' )

A szögek meghatározása

Menetemelkedési szög: ψ=arctg P d 2 π =arctg 2 14,85π

ψ= 2,466 o

Látszólagos súrlódási szög: ρ'=arctg μ cos β 2 =arctg 0,12 cos 30 o

ρ'= 7,888 o

A meghúzási nyomaték:

T 1 =10000 14,85 2 tg( 2,466 o + 7,888 o )=13565,81Nmm T 1 13,6Nm T 2 =10000 14,85 2 tg( 2,466 o 7,888 o )=7047,45Nmm T 2 7,05Nm

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 húzó = F A 3 = 4F d 3 2 π = 412000 13,879 2 π =79,35 N m m 2 σ húzó < σ meg

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 húzó = F+ F e A 3 = (F+ F e )4 d 3 2 π = 170004 13,879π =112,42 N m m 2

σ húzó < σ meg

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= 4F d 03 2 π = 412000 d 03 2 π d 3 = d 03 +6 1,1 d 03 =1,1 d 3 6 d 03 =1,113,8796=9,2mm,tehát σ= 412000 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 eH n = σ meg = F4 d 03 2 π d 03 = 4F σ meg π = 4Fn R eH π d 03 = 4120001,5 240π =9,744mm

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 =14,34mm

Tehát, legalább d3 = 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?