Bepattanó kötés kisfeladat

Átírás

1 Bepattanó kötés kisfeadat Hagató nee: Neptun kód: Bepattanó kötés kisfeadat FELADAT: Végzezze e az ADATTÁBLÁZAT (II. oda) megfeeő sorszámú adataia a tégaap keresztmetszetű egyensziárdságú, karos bepattanó kötés méretezését odható kötés esetére! A megodáshoz hasznája a Bepattanó kötések méretezésének aapjai c. méretezési segédetet! 1. Határozza meg: - a kar keresztmetszeti tényezőjét (kar), K (1. tábázat); - a kar terezési aapnyúását, ε aap (. tábázat); - a kar megengedett nyúását, ε meg (3. tábázat); - a kar megengedett nyúáshoz tartozó húrmoduusát, E s (3. ábra); - a kar terezési ehajását, f (3/. egyenet); - a kar aakjára (4. tábázat) onatkozó κ tényezőt (5. ábra); - az anyagpárra jeemző súródási tényezőt, µ (5. tábázat); - az η 1 tényezőt (6. egyenet); - az η tényezőt (6. egyenet); - a kar szereési erőszükségetét, Q SZ (4. egyenet); - a kötés rögzítőerejét, Q R (5/1. egyenet).. A geometriai méretek ismeretében (7. ábra) készítse e: - az egyensziárdságú kar M 10:1 éptékű műheyrajzát küönáó A4 apon. A számítási eredményeket az aábbi tábázatban tüntesse fe! EREDMÉNYEK: Sor- K ε aap ε meg E s f µ κ η 1 η Q SZ Q R szám [mm 3 ] [%] [%] [MPa] [ mm ] [ - ] [ - ] [ - ] [ - ] [N] [N] Budapest, Hagató aáírása I

2 Bepattanó kötés kisfeadat ADATTÁBLÁZAT (a geometria értemezését ásd a 4. tábázatban): Ssz. Bepattanó kar anyaga Eendarab anyaga Orrszög α 1 [ ] Hátszög α [ ] Kar aak b 0 [mm] 0 [mm 0 [mm b [mm] 1 PA-6 égszáraz azonos műanyag POM (homopoimer) azonos műanyag PP (0% üeg) azonos műanyag PP (30% üeg) azonos műanyag PA-6 égszáraz más műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PC azonos műanyag PA-6 égszáraz acé POM (homopoimer) azonos műanyag PP (0% üeg) azonos műanyag PP (30% üeg) azonos műanyag PA-6 égszáraz azonos műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PC azonos műanyag PA-6 égszáraz más műanyag POM (homopoimer) más műanyag PP (0% üeg) más műanyag PP (30% üeg) más műanyag PA-6 égszáraz acé PA-6 száraz azonos műanyag PA-6 száraz más műanyag PC más műanyag PA-6 égszáraz azonos műanyag POM (homopoimer) más műanyag PP (0% üeg) más műanyag PP (30% üeg) más műanyag PA-6 égszáraz más műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PA-6 száraz más műanyag PC más műanyag PA-6 égszáraz acé POM (homopoimer) acé PP (0% üeg) acé PP (30% üeg) acé PA-6 égszáraz azonos műanyag PA-6 száraz azonos műanyag PA-6 száraz acé PC acé [mm [mm II

3 Bepattanó kötések méretezésének aapjai Bepattanó kötések méretezésének aapjai 1. Aapfogamak Bepattanó kötésnek híjuk azokat az aakzáró kötéseket, meyek esetében a kapcsot akatrészek túfedésse rendekező szakaszon történő emozduást köetően kerünek rögzített pozicióba. Összeszereést köetően a csatakozó akatrészek a kötés odásáig (amennyiben odható!) tehermentesek. Az így rögzített kapcsoat tekintette a szereési, iszonyag nagy méretű túfedésre az üzemi terheések eiseésére megfeeően magas kötőerőe rendekeznek. Az egyes kötés típusokat a kapcsoatot biztosító rugamas eem kiaakítása aapján (Műanyagipari Terezési Segédet BO.6/MIKI ) csoportosíthatjuk (ásd 1. ábra): a) Karos b) Vona menti c) Gyűrűs foytonos d) Gyűrűs fehasított e) Gömbcsukós f) Csapos fehasított g) Horgony h) Torziós rugós 1. ábra: Bepattanó kötések egyszerűsített osztáyozása. 1

4 Bepattanó kötések méretezésének aapjai Minden kötésfajta odható és nem odható konstrukciós kiaakítású ehet. Az odhatóság fetéteét a karos kötések esetére sematikusan a. ábra szeméteti. Kötés típús Szereési erőhatások Rögzítő erő Odható Q SZ f F Q SZ α=α1 Q R F Q R α=α Nem odható Q SZ f F Q SZ α=α1 Q R Q R b f. ábra: Odható és nem odható kötés orr-kiaakítása a szereési és odási erőhatásokka. A. ábra Q R jezésű erőkomponense a kötés rögzítőereje, ameyet a kötés odódás agy roncsoás nékü eise. A kötések terezése az aábbiakat fogaja magában: - szerkezeti megodás kiáasztása; - odhatósági fetéte meghatározása; - anyag (párosítás) kiáasztása; - a megkíánt rögzítő erőhöz tartozó túfedés, aamint teheriseő keresztmetszet számítása; - szereési és rögzítési erőre történő eenőrzés. Néhány átaános terezési iránye: - a nem odható kötés rögzítő ereje átaában nagyobb az odhatóná; - kisebb szereési erőszükséget kisebb rögzítő erőt eredményez; - a túfedés, ietőeg a deformáció számításáná a műanyag rugamas aakátozását a egnagyobb mértékben ki ke hasznáni; - a kötés szereés közbeni képékeny aakátozását kerüni ke; - a bepattanó kar fees áásban hagyása a kar eernyedését eredményezi.. Karos kötések méretezési irányeei 1 A húrmoduus meghatározása a terezési megengedett nyúás függényében anyagtípustó függően a 3. ábra aapján ehetséges. Az egyes kötéstípusok aapnyúásait, aamint a terezéskor megengedett (szereési) nyúásértékeket a. tábázat, aamint a 3. tábázat tartamazza. 1 A bemutatott ejárás az eemi sziárdságtan aapösszefüggéseit akamazza a széső száak maximáis igénybeéteeinek meghatározására, etekinte minden egyéb (p. feszütségkoncentráció) hatás izsgáatátó.

5 Bepattanó kötések méretezésének aapjai PVC, POM Poipropién (PP) Poietién (PE) Ceuóz-származékok (CAB) Poikarbonát (PC) Poiamid (PA-6) 3. ábra: Néhány eggyakrabban akamazott műanyag típus húrmoduusa a szereéskor megengedett nyúás függényében. 3

6 Bepattanó kötések méretezésének aapjai Kerszetmetszet aakja* Terüet Keresztmetszeti A húzott széső szá Kappa tényező táosága tényező A K e κ b b 6 3 ( a + b) a + 4 a b + b a + b a + b 3 a + b a + b a + b ( a + b) D π 8 * A + je a húzott széső száat jezi. a + 4 a b + b a + b 3 D 3π a + b 3 a + b D = 0.1 D 3π a + b a + b π 4 = tábázat: Néhány áandó keresztmetszetű karos bepattanó kötés keresztmetszeti jeemzői. A kar anyaga Homogén anyag ε aap [%] Üegtartaom 0 % 30 % PS 1.5 SB 3 ABS 3 1. PVC kemény 3 PVC ágy 1 HD-PE 8 LD-PE PP izotaktikus, ataktikus 10 6 POM kopoimer 8 1 POM homopoimer 5 PC PPO 4 1 PBTP CAB.5 PA 6 égszáraz 6 PA 6 száraz PTFE 5. tábázat: A terezési aapnyúás (ε aap ) értékei küönböző műanyagtípusokra (bara), aamint a húrmoduus értemezése a nyúás függényében (jobbra) A kötés típusa A terezéskor megengedhető nyúása, (ε meg ) Odható Nem odható,. ritkán odott Karos ε meg = 0.6ε aap ε meg = ε aap Csaart ε meg = 0.6ε aap ε meg = ε aap Gyűrűs ε meg = 0.3ε aap ε meg = 0.5ε aap 3. tábázat: Terezési megengedett nyúásértékek (ε meg ) az aapnyúás (ε aap ) aapján számíta. 4

7 Bepattanó kötések méretezésének aapjai A kar aakja Kar befogási magassága, () Kar befogási széessége, (b) Áandó keresztmetszetű karhossz, ( 0 ) = 0 b = b0 0 0 = 8 = 0 b = b0 = 0 = 0 b0 b = 0 0 = = 0 b = 3 b 0 0 = 3 = 0 b b 0 = 0 0 = 4. tábázat: Egyensziárdságú bepattanó karok jeemző méretei 5

8 Bepattanó kötések méretezésének aapjai A kar anyaga Súródási tényező *,(µ) Azonos műanyagon Más műanyagon Acéon POM (kopoimer és homopoimer) PA-6 (Poiamid) PMMA PTFE (Poi(tetrafuor-etién)) PVC (Poiinikorid) PS (Poisztiro) SAN ABS PC (Poikarbonát) PBTP PP (Poipropién) LD-PE (Poietién-kissűrűségű) HD-PE (Poietién- nagysűrűségű) * A tábázatban a súródási tényezők átagos értékei szerepenek. 5. tábázat: Akamazható műanyag kötéspárok súródási tényezői..1 Áandó keresztmetszetű egyenes kar égének szereési besüyedése Az áandó (átaános) keresztmetszetű egyenes kar égének szereési besüyedése az aábbi összefüggés szerint határozható meg (4. ábra): f 3 F = 3 I E s (1) aho: F - a kart hajító erő - a hajított karhossz I - a kersztmetszet másodrendű nyomatéka E s - a húrmoduus S - súypont - a kar befogási magassága e - a húzott széső szá táosága a súyponti szátó a) bepattanás közben b) bepattanás után c) karkeresztmetszet 4. ábra: Karos kötés szereési besüyedése. 6

9 Bepattanó kötések méretezésének aapjai. A széső szá megengedett nyúása a befogási keresztmetszetben aho: F e F ε = = () I E K s E s F - a kart hajító erő - a hajított karhossz I - a kersztmetszet másodrendű nyomatéka e - a húzott széső szá táosága a súyponti szátó E s - a húrmoduus K - a kar keresztmetszeti tényezője Az egyes kötéstípusok aapnyúásait, aamint a terezéskor megengedett (szereési) nyúásértékeket a. tábázat, aamint a 3. tábázat tartamazza..3 Terezési ehajás Az f terezési ehajás a (1), () összefüggések és az ε meg megengedett nyúás (3. tábázat) aapján az aábbiak szerint határozható meg, a kötés odásának gyakoriságátó függően:.3.1 Terezési ehajás áandó keresztmetszetű kar esetén f = κ ε meg = ε 3 e aho: - a hajított karhossz ε meg - a megengedett nyúás e - a húzott széső szá táosága a súyponti szátó - a kar befogási magassága κ - tényező, áandó kar esetén: κ=/3e meg (3/1).3. Terezési ehajás egyensziárdságú kar esetén f = κ ε meg aho: - a hajított karhossz ε meg - a megengedett nyúás - a kar befogási magassága κ - tényező, egyensziárdságú kar esetén: 5. ábra (3/) A terezéshez szükséges κ tényezőt a kar kiaakításának függényében az 5. ábra, míg az egyes kartípusok geometriai jeemzőit a 4. tábázat tartamazza. 7

10 Bepattanó kötések méretezésének aapjai 5. ábra: Egyensziárdságú karos kötés κ tényezője küönböző kar-aakokra (a bekarikázott szám a 4. tábázatban szerepő a kar-aakot jeenti)..4 Szereési erő meghatározása A szereési erőhöz szükséges súródási tényezők a küönböző anyagpárosításokhoz (5. tábázat): A szereési erő számítása a. ábra jeöéseie az aábbiak szerint történik: Q sz µ + tgα1 K E = η1 F = F = η1 1 µ tgα aho: η 1 - meghatározható a 6. ábrábó, agy a (6) egyenet aapján F - a kart hajító erő µ - súródási tényező α 1 - a tartóég orrszög, ajánott szögértéke ( 30 ) K - a kar keresztmetszeti tényezője E s - a húrmoduus - a hajított karhossz ε meg - a megengedett nyúás 1 s ε meg (4).5 Rögzítőerő számítása A rögzítőerő számítása odható és nem odható kötés esetén etérő módön történik. A számítás során az összefüggésekben a. ábra jeöéseit akamazzuk. 8

11 Bepattanó kötések méretezésének aapjai.5.1 Rögzítőerő odható kötés esetén Q R µ + tgα K E = η F = F = η 1 µ tgα aho: η - meghatározható a 6. ábrábó, agy a (6) egyenet aapján F - a kart hajító erő µ - súródási tényező α - a tartóég hátszög, ajánott szögértéke ( 45 ); K - a kar keresztmetszeti tényezője a befogási keresztmetszetben E s - a húrmoduus - a hajított karhossz ε meg - a megengedett nyúás s ε meg (5/1).5. Rögzítőerő nem odható kötés esetén aho: σ F Q R = f e + 3 K A σ F - az akamazott anyag foyáshatára az üzemetetési hőmérséketen f - terezési ehajás e - a húzott széső szá táosága a súyponti szátó K - a kar keresztmetszeti tényezője A - a kar keresztmetszete. (5/).6 Az η tényező meghatározása 6. ábra: Az η tényező meghatározása küönböző súródási tényezők esetén az (α) függényében Az η tényező aktuáis értéke meghatározható az aábbi összefüggések aapján. 9

12 Bepattanó kötések méretezésének aapjai Szereéskor: η Q sz µ + tgα1 1 = =, rögzítéskor: F 1 µ tgα1 aho: Q sz, Q R - szereési erő, rögzítő erő F - a kart hajító erő µ - súródási tényező α 1, α - a tartóég orrszög, hátszszög η Q R µ + tgα = = (6) F 1 µ tgα.7 A kar orr-kiaakításának eenőrzése A kötés orr-részének kiaakítását az adott geometriai méretek, a kartípus, aamint a számítási adatok aapján határozzuk meg (7. ábra). Az orr h méretének nagysága min. 1 mm, a c méret a geometriai adatokbó meghatározható. 7. ábra: A kar geometriájának meghatározása A kar orr-részének keresztmetszetét nyírásra eenőrizzük. Az orr-rész c méretének értemezését a 8. ábra mutatja. aho: = Q R τ τ meg b0 c Q R - a rögzítőerő τ meg - a kar anyagának megengedett nyírófeszütsége (7) 8. ábra: A karos kötés orr-részének nyírt keresztmetszete A gyakoratban az orr-részben ébredő nyírófeszütség értéke ehanyagohatóan kicsi (< 1 MPa). 10