1. 1
3.1 PROJEKTOVATI JEDNOPLOŠNI REZERVOAR ZA KOMPRIMIRANI VAZDUH
Podaci:
Pritisak vazduha: MPap 6,1
Prečnik rezervoara: 1200uD =30 mm
Dužina rezervoara: mmL 7500 D =30 mm
Proračunati:
Debljinu limova i zavarene sastavke
Nacrtati:
Sklopni crtež rezervoara sa potrebnim brojem projekcija, presjeka
i detalja.
KONSTRUKTIVNE MJERE ZA DANCE POSUDE POD PRITISKOM
Slika 3.2 Konstruktivne mjere danceta
Duboko dance
mmDH
mmhh
mmDr
mmDR
Dv
D
V
V
25,302635,0255,0
903
04,1941560154,0154,0
100815608,08,0
ODREĐIVANJE BROJA ČELIČNIH TABLI LIMA ZA IZRADU PLAŠTA REZERVOARA
Broj čeličnih tabli lima usvajam n=5.
mm
n
HhL
L 1343
5
)25,30290(27500)(2
'
Usvajam 'L =1300 mm
2. 2
PRORAČUN ZAVARA NA REZERVOARU POD PRITISKOM
PRORAČUN ZAVARA NA PRIKLJUČNOJ CIJEVI
Zavar na mjestu priključene cijevi je opterećen na smicanje, silom koju
prouzrokuje pritisak zraka u rezervoaru.
Slika 3.3 Detalj A ugaoni var na priključnoj cijevi
Smičući napon u zavaru se definiše:
)ZAV(sdoz
)ZAV(
)ZAV(s
A
F
Gdje je:
NN
d
pF VC
4,40694
4
180
6,1
4
22
–smičuća sila
dvc – vanjski prečnik priključne cijevi
d uc - unutrašnji prečnik prikljućne cijevi
dvc = 0,15 Du = 0,15 1200 = 180 mm
1203021802 vcuc dd mm
2
)( 2 mmadA VCZAV – računska površina zavara izložena smicanju
mma D 21307,07,0 – računska debljina zavara
2
)( 4,237382118022 mmadA VCZAV
MPa
ss
v
z
v
zsdoszZAVsdoz
6,0
)( – dozvoljeni napon zavara
6,0z – faktor zavarivanja (tabela 3.5), 7,06,0z – za ugaone sastavke
MPa235v – granica razvlačenja materijala (tabela 3.4)
s= 4 – stepen sigurnosti (tabela 3.1)
MPa
s
v
zZAVsdoz
15,21
4
2356,0
6,0
6,0
)(
MPaZAVs 71,1
4,23738
4,40694
)(
Proračun je zadovoljen jer je MPaMPa ZAVsdozZAVs 15,2171,1 )()(
3. 3
PRORAČUN RADIJLNOG ZAVARA IZMEĐU PLAŠTA I DANCETA
Slika 3.4 Detalj B sučeoni var između danceta i plašta
Zavar je opterečen na zatezanje, silom koja potiče od pritiska na dance. Napon zatezanja u
zavaru se definiše:
)ZAV(zdoz
)ZAV(
)ZAV(z
A
F
Gdje je:
kNNN
D
pF u
64,18081808640
4
1200
6,1
4
22
–zatezna sila zavara
2
u
2
u
2
u)ZAV( mmaDDa2D
4
A
– računska površina zavara izložena zatezanju
mma D 30,min – računska debljina zavara
2
)( 113040301200 mmaDA uZAV
MPa
s
v
zzdozz)ZAV(zdoz
– dozvoljeni napon zavara
65,0z – faktor zavarivanja (tabela 3.5), 9,065,0z – ugaone sastavke
MPa235v – granica razvlačenja materijala (tabela 3.4)
s= 4 – stepen sigurnosti (tabela 3.1)
MPa
s
v
zZAVzdoz 18,38
4
235
65,0)(
MPaZAVz
16
113040
1808640
)(
Proračun je zadovoljen jer je MPaMPa ZAVzdozZAVz 18,3816 )()(
4. 4
PRORAČUN RADIJALNIH ZAVARA NA PLAŠTU
Slika 3.5 Detalj C V-sučeoni var na plaštu
Zavar je opterečen na zatezanje, kako su plašt i dance zavareni, to znači da se opterečenje
sa danceta prenosi i na plašt, u aksijalnom smjeru. Napon zatezanja u zavaru se definiše:
)ZAV(zdoz
)ZAV(
)ZAV(z
A
F
Gdje je:
kNNN
D
pF u
64,18081808640
4
1200
6,1
4
22
–zatežuća sila zavara
2
u
2
u
2
u)ZAV( mmaDDa2D
4
A
– računska površina zavara izložena zatezanju
mma 30 – računska debljina zavara
2
)( 113040301200 mmaDA uZAV
MPa
s
v
zzdozz)ZAV(zdoz
– dozvoljeni napon zavara
65,0z – faktor zavarivanja (tabela 3.5), 9,065,0z – za čeono zavarene sastavke
MPa235v – granica razvlačenja materijala (tabela 3.4)
s= 4 – stepen sigurnosti (tabela 3.1)
MPa
s
v
zZAVzdoz 18,38
4
235
65,0)(
MPaZAVz
16
113040
1808640
)(
Proračun je zadovoljen jer je MPaMPa ZAVzdozZAVz 18,3816 )()(
5. 5
3.1.5.4 PRORAČUN UZDUŽNOG ZAVARA NA PLAŠTU
Proračun se odnosi na uzdužni var kojim spajamo table limova koje smo
prije toga savili na potrebni radijus. Postupak provjere zavara uraditi čemo za već usvojenu širinu
jedne trake lima L.
Slika 3.6 Izgled uzdužnog zavara na jednoj tabli lima
Zavar je opterečen na zatezanje. Napon kojim je izložen je kao u predhodnim slučajevima:
)ZAV(zdoz
)ZAV(
)ZAV(z
A
F
Gdje je:
NN
LD
pF u
624000
4
13001200
6,1
4
–zatežuća sila zavara
2
k)ZAV( mmaa2LalA – računska površina zavara izložena zatezanju
mma 30 – računska debljina zavara
2
)( 3720030)3021300(2 mmaaLA ZAV
MPa
s
v
zzdozz)ZAV(zdoz
– dozvoljeni napon zavara
65,0z – faktor zavarivanja (tabela 3.5), 9,065,0z – za čeono zavarene sastavke
MPa235v – granica razvlačenja materijala (tabela 3.4)
s= 4 – stepen sigurnosti (tabela 3.1)
MPa
s
v
zZAVzdoz 18,38
4
235
65,0)(
MPaZAVz 77,16
37200
624000
)(
Proračun je zadovoljen jer je MPaMPa ZAVzdozZAVz 18,3877,16 )()(
6. 6
3.3PRORAČUN DINAMIČKOG STEPENA SIGURNOSTI ZAVARENOG SASTAVA PREMA
SLICI 3.3 (ROTOR SA ZAVARENIM RUKAVCEM).
Redukovanjem sile F na zavaru možemo zaključiti da će zavareni spoj na rotoru biti
istovremeno izložen naponima:
Savijanje – moment savijanja lFMZ
Uvijanje – moment uvijanja Mu
Smicanje – sila smicanje F
Slika 3.3 Rotor sa zavarenim rukavcem
Podaci:
;6,1;610;9;100;6000 mmdlNmMmmammdNF U
Materijal je Č.0445, a zavarivanje je fino (F).
Potrebno je proračunati stepen sigurnosti za sva tri napona odvojeno, pa potom izračunati
svedeni stepen sigurnosti.
3.3.1 DINAMIČKI STEPEN SIGURNOSTI ZAVARA PREMA SAVIJANJU
sa
SA
4321sS
Kod rotirajučih dijelova koji su izloženi savijanju uvijek se uzima da je tip opterečenja ČISTO
NAIZMJENIČNO PROMJENJIVO.
Slika 3.10 Čisto naizmjenično promjenjivo opterečenje
9,01 – faktor oblika sastava i vrste naprzanja (tabela 3.6)
12 – faktor klase kvalitete zavara, fino (F)( 18,02 )
7,03 – faktor koncentracije napona. 9,06,03
14 – faktor veličine presjeka vara zavarenog tijela ( 4 = 2 )
7. 7
x
s
maxssa
W
M
–amplitudni napon u toku rada zavarenog sastava
NmmlFM s 9600001006,16000 –moment savijanja na mjestu zavara
3
4444
73,78065
92100
100)92100(
322
)2(
32
mm
ad
dad
Wx
Wx –aksijalni otporni moment zavara
MPassa 3,12
73,78065
960000
max
MPa190SA –Amplituda izdržljivosti očitavamo iz Smitovog dijagrama,
za materijal Č.0445 na osnovu 0SR
73,9
3,12
190
17,019,04321
sa
SA
sS
3.3.2 DINAMIČKI STEPEN SIGURNOSTI ZAVARA PREMA UVIJANJU
Kod rotirajučih dijelova koji su izloženi uvijanju i smicanju uzima da je tip opterečenja ČISTO
JEDNOSMJERNO PROMJENJIVO.
Slika 3.11 Čisto jednosmjerno promjenjivo opterečenje
8,01 – faktor oblika sastava i vrste naprzanja (tabela 3.6)
12 – faktor klase kvalitete zavara, za fino (F)( 18,02 )
7,03 – faktor koncentracije napona( 9,06,03 )
14 – faktor veličine presjeka vara zavarenog tijela.
Uzimajući u obzir da je MPa0minu dobivamo:
2
maxu
usrua
Maksimalni napon uvijanja:
o
U
maxu
W
M
3
4444
47,156131
72100
100)72100(
162
)2(
16
mm
ad
dad
Wo
oW –polarni otporni moment
MPau 9,3
47,156131
610000
max
MPausrua
95,1
2
9,3
8. 8
Na osnovu MPausr 95,1 sa Smitovog dijagrama za dato opterećenje i materijal Č.0445 imamo
da je MPaUA 110
Dinamički stepen sigurnosti na uvijanje je:
59,31
95,1
110
17,018,04321
au
AU
uS
3.3.3 DINAMIČKI STEPEN SIGURNOSTI ZAVARENOG SASTAVKA
OPTEREČENOG NA SMICANJE
Slika 3.3.3 Čisto jednosmjerno promjenljivo opterečenje
MPa
dad
F
A
F
S
zav
s
a
A
S
2,0
12092120
4
2000
2
4
2222
)(
max
4321
MPas 2,0max
MPa
MPa
A
s
sras
110
1,0
2
2,0
2
max
za MPasr 1,0 i Č.0445 i (t.1.39)
1=0,6 -faktor oblika zavarenog spoja (tabela 3.6)
2=1 - faktor klase kvaliteta vara
3=0,7 -faktor koncentracije napona
4=1 -faktor veličine presjeka
462
1,0
110
17,016,0 sS
SVEDENI DINAMIČKI STEPEN SIGURNOSTI ZA TANGENCIJALNE NAPONE UVIJANJE I SMICANJE
56,29
46259,31
46259,31
su
su
SS
SS
S
9. 9
SVEDENI DINAMIČKI STEPEN SIGURNOSTI ZAVARENOG SASTAVA ZA TANGENCIJALNE I NORMALNE NAPONE
3,9
73,956,29
73,956,29
2222
SS
SS
S
Pošto je stepen sigurnosti prevelik ( S=9,3 ) potrebno je poduzeti mjere da se on
Smanji kao Npr: smanjenje dimenzija zavarenog dijela.
3.6 Kolika je razlika u moći nošenja sklopa glavčina-tijelo zupčanika prikazanog na
slici 3.6 za dva različita slučaja spajanja?
a) Za slučaj da je ploča sa glavčinom spojena zavarivanjem, sa
dinamičkim stepenom sigurnosti S=3, kvalitet zavara je N, opterećenje
je čisto jednosmjerno promjenjivo u Smitovom dijagramu za dati
materijal Č.0445.
b) slučaj da je primjenjen presovani sklop d2 H8/ x8 sa m5hh ie .
Za obje varijante izračunati obimnu silu na podionom krugu zupčanika.
Podaci:
d=300 mm; d1=90 mm; d2=180 mm; b=25 mm; a=10 mm; MPau 160max .
PRORAČUN NOSIVOSTI SKLOPA GLAVČINA-TIJELO ZUPČANIKA PREMA
SLICI 3.6, ZA SLUČAJ DA JE TIJELO ZUPČANIKA SA GLAVČINOM SPOJENO ZAVARIVNJEM
Slika 3.6 Sklop glavčine i vijenca
10. 10
PRORAČUN NOSIVOSTI SKLOPA GLAVČINA-TIJELO ZUPČANIKA PREMA
SLICI 3.6, ZA SLUČAJ DA JE VEZA ZUPČANIKA OSTVARENA PRESOVANJEM
Obimna sila koju može prenijeti presovani spoj:
2
op
op
d
M2
F
2
d
pAM 2
kminpop –računski garantovani obrtni moment koji presovani sklop može prenijeti
1,0k –keoficijent otpora klizanja, biramo ga na osnovu materijala, podmazanosti površina (iz
tabele 4.7 M.E.2).
2p dbA –dodirna površina elementa u presovanom sklopu
mmb 25 –dužina presovanog sklopa
mmd 1802 –prečnik na kome se vrši presovanje sklopa
2
2 1413018025 mmdbAp
2
min
min
)( d
P
p
ie
r
–minimalni dodirni pritisak mjerodavan za proračun moći nošenja
)(2,1minmin ier hhPP –minimalni računski preklop
gdmin AaP –minimalni preklop, izračunat na osnovu tolerancijskih tablica za zadato nalijeganje
Za d2 H8/x8 iz tolerancijskih tablica imamo:
mITAAAmITH dgd 63630806388
mamITxza d 3106388
mAaP gd 24763310min
ie hih –visina neravnina spoljašnjeg (e) i unutrašnjeg (i) elementa
mmmhhPP ier 235,0235)55(2,1247)(2,1minmin
)1(Em
)1m()1m(
2
eee
2
eee
e
–faktor deformacije za spoljašnji dio
)1(
)1()1(
2
2
iii
iii
i
Em
mm
–faktor deformacije za unutrašnji dio
3,3mm ie –Poasonov koeficijent
Pa10215EEE 9
ie –modul elastičnosti za dati čelik
6,02
d
d
e –odnos prečnika spoljašnjeg elementa
5,0
2
1
d
d
i –odnos prečnika unutrašnjeg elementa
12
29
2
1016,9
)5,01(102153,3
5,0)13,3()13,3(
e
