KURZUS: Gépszerkezettan II.

MODUL: II. modul: Oldható kötések

10. lecke: A csavarkötéseken keletkező erőhatások

Tevékenység

Olvassa el a jegyzet 24-30. oldalán található anyagot. A feldolgozás során a következőkre figyeljen:

  • Ábra alapján tudja megnevezni a csavarmeneteken működő erőket.
  • A csavarmenetre ható erők egyensúlyi ábrája alapján ismerje fel a meghúzás és a lazítás különböző eseteit.
  • Tanulja meg az erők meghatározásának elvét.
  • Tanulja meg a meghúzáshoz és lazításhoz szükséges nyomaték számítási módját.
  • Tanulja meg az anya és a csavar felfekvésénél ébredő súrlódásból adódó nyomaték számítási összefüggését.
  • Adjon választ arra, milyen közelítéssel élünk az anya és a csavar felfekvő felületén keletkező súrlódási erő karjának meghatározását illetően.
  • Sorolja fel a meghúzási nyomaték megoszlásának helyeit és értékeit.
  • Sorolja fel a kötőcsavarokban létrehozott szorítóerőt megváltoztató behatásokat.
  • Tanulja meg a kötőcsavarok jellemzőit.
  • Sorolja fel a mozgatócsavarok jellemzőit.
Követelmény

A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:

  • A csavarmeneteken keletkező erők kifejezéseihez hozzá tudja rendelni azok megnevezését.
  • Az erők meghatározásához szükséges összefüggések egyes elemeit párosítani tudja azok jelentésével a meghúzás és lazítás esetére.
  • A csavarmeneteken működő erők egyensúlyi ábráit párosítani tudja a meghúzás és lazítás különböző eseteivel.
  • Összefüggések közül ki tudja választani
    • a legnagyobb súrlódási erő,
    • a súrlódási tényező,
    • a meghúzáshoz szükséges kerületi erő,
    • a lazításhoz szükséges kerületi erő,
    • a meghúzáshoz szükséges nyomaték,
    • a lazításhoz szükséges nyomaték,
    • az anya és a csavar felfekvésénél ébredő nyomaték meghatározására alkalmasat.
  • Felsorolásból ki tudja választani a csavar és anya felfekvésénél fellépő súrlódási erő karjának pontosabb meghatározására alkalmas összefüggést és az általában elegendő közelítő érték kifejezését.
  • Párosítani tudja a meghúzási nyomaték megoszlási értékeit annak helyeivel.
  • Felsorolásból ki tudja választani a szorítóerőt megváltoztató behatásokat.
  • Jellemzők közül ki tudja választani a kötőcsavarok rendeltetése szerint a legfontosabbakat.
  • Jellemzők közül ki tudja választani a mozgatócsavarok rendeltetése szerint a legfontosabbakat.
  • Felsorolt menetfajtákat párosítani tud azok fő alkalmazási területeivel.
Ellenőrző kérdések és feladatok
Használja a számbillentyűket!
1. Párosítsa a csavarmeneteken keletkező erőket, azok jelöléseivel!

1. FS
2. FN
3. Ft
4. FR
5. F

Kerületi erő
Az anyát vagy orsót terhelő tengelyirányú erő
A felületeket összeszorító erő
Súrlódó erő
A súrlódó és összeszorító erő eredője

2. Csavarmeneteken az anya elmozdulásának határesetében fellépő, legnagyobb súrlódási erő nagysága: F S =μ F N

Mit jelent ebben az összefüggésben a μ? Válassza ki az alábbi felsorolásból!
menetemelkedési szög
súrlódási félkúpszög
súrlódási tényező
a súrlódási félkúpszög tangense
3. Nézze meg figyelmesen az alábbi ábrát, majd jelölje az igaz állítást!

A vektorábra az erők egyensúlyát mutatja a meghúzás határesetében.
A vektorábra az erők egyensúlyát mutatja a lazítás határesetében, amikor ψ<ρ .
A vektorábra az erők egyensúlyát mutatja a lazítás határesetében, amikor ψ>ρ .
4. Igaz-e az alábbi állítás? Jelölje a helyes választ!
Az F S =μ F N összefüggés a csavarmeneteken az elmozdulás határesetében fellépő legnagyobb súrlódási erő meghatározására alkalmas.
5. Párosítsa az alábbi jelöléseket és összefüggéseket azok megnevezéseivel!

a) A lazításhoz szükséges kerületi erő a vektorábra egyensúlyi határesetében.
b) A látszólagos súrlódási szög.
c) A súrlódási tényező a súrlódási szöggel kifejezve.
d) A csavarkulcson kifejtendő nyomaték laposmenettől eltérő menetek esetén.
e) Az anya és csavar felfekvésénél ébredő súrlódási erő karja.
f) Az anya és csavar felfekvésénél ébredő súrlódásból adódó nyomaték.
g) A forgatáshoz szükséges erő laposmenettől eltérő menetek esetén.
h) A látszólagos súrlódási tényező.
i) Az anya vagy orsó forgatásához (meghúzásához, lazításához) szükséges nyomaték.
j) A meghúzáshoz szükséges Ft erő a vektorábra egyensúlyi határesetében, laposmenet esetén.
k) A csavarkulcson kifejtendő nyomaték laposmenettől eltérő menetek esetén, ha figyelembe vesszük az anya és a csavar felfekvésénél a súrlódásból adódó nyomatékot is.

μ=tgρ

F t =Ftg( ψ+ρ )

F t =Ftg( ψρ )

T 1,2 =F d 2 2 tg( ψ±ρ ) , ahol d 2 = d+ d 3 2

μ = μ cos α 2

ρ =arctg μ

F t =Ftg( ψ±ρ' )

T 1,2 =F d 2 2 tg( ψ±ρ' )

T a = μ a F r a

T 1,2 =F[ d 2 2 tg( ψ±ρ' )+ r a μ a ]

r a = 1 3 ˙ D k 3 D b 3 D k 2 D b 2

6. Melyik összefüggés alkalmas az anya és a csavar felfekvéséből adódó súrlódási erő karjának közelítő meghatározására? Jelölje a helyes választ!
ra = d
ra = d2
ra = d3
Használja a szám billentyűket!
7. Hozza összefüggésbe a meghúzási nyomaték eloszlási értékeit, annak helyeivel!

1. előfeszítésre fordítódik
2. a menetek közötti súrlódásra fordítódik
3. a felfekvő felületek súrlódására fordítódik

40...67%
16...50%
10...17%

8. A kötőcsavarokban létrehozott szorítóerő külső tényezők függvénye is. Válassza ki az alábbiak közül azokat, amelyek befolyásolhatják a szorítóerő értékeit!
anyagminőség
rezgések
hőmérséklet
az emberi erő
korrózió
a kötés méretei
az anyag rugalmassága miatt bekövetkező megereszkedési jelenség
Használja a szám billentyűket!
9. A csavarok rendeltetésük szerint kötő- és mozgatócsavarok is lehetnek. Jelölje az alábbi felsorolásban 1-gyel azokat az állításokat, amelyek a kötőcsavarokra, 2-vel pedig azokat, amelyek a mozgatócsavarokra igazak!

A lehető legnagyobb súrlódásra törekszünk a meneteken, hogy ezzel is akadályozzuk a kötés meglazulását.
Mivel a kisebb súrlódású menetszelvények célszerűek, ezért trapéz-és fűrészmenetet használunk.
Az önzárás fenntartásával kis súrlódásra törekszünk.
Ezekhez a csavarokhoz a nagy profilszögű háromszög alakú menetszelvény a célszerű.
Ezekhez a csavarokhoz a kis profilszögű, kisebb súrlódású menetszelvények a célszerűek.
Ezekhez a csavarokhoz különleges esetben zsinórmenetet is használunk.

10. Az alábbi menetfajták közül jelölje be azokat, amelyeket kötőcsavarokhoz használjuk?
normál métermenet
fűrészmenet
trapézmenet
zsinórmenet
finom métermenet
laposmenet
Whithworth menet
Feladat

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 = 60°

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!