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, 0..... Hagató aáírása I
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 5 40 1 1.5 1.5 4. 1 POM (homopoimer) azonos műanyag 30 45 1.5 6 3 1 3 PP (0% üeg) azonos műanyag 35 40 3 1.5 0 3 1 4 PP (30% üeg) azonos műanyag 5 45 4 1.5 6 6 1.5 1 5 PA-6 égszáraz más műanyag 30 40 5 1.5 0 4 1.5 1 6 PA-6 száraz azonos műanyag 35 45 1 1.5 1.5 4. 1 7 PA-6 száraz azonos műanyag 5 40 1.5 6 3 1 8 PC azonos műanyag 5 45 5 1.5 0 4 1.5 1 9 PA-6 égszáraz acé 30 40 1 1.5 1.5 4. 1 10 POM (homopoimer) azonos műanyag 35 45 1.5 6 3 1 11 PP (0% üeg) azonos műanyag 5 40 3 1.5 0 3 1 1 PP (30% üeg) azonos műanyag 30 45 4 1.5 6 6 1.5 1 13 PA-6 égszáraz azonos műanyag 35 40 5 1.5 0 4 1.5 1 14 PA-6 száraz azonos műanyag 5 45 1 1.5 1.5 4. 1 15 PA-6 száraz azonos műanyag 30 40 1.5 6 3 1 16 PC azonos műanyag 30 45 5 1.5 0 4 1.5 1 17 PA-6 égszáraz más műanyag 35 40 1 1.5 1.5 4. 1 18 POM (homopoimer) más műanyag 5 45 1.5 6 3 1 19 PP (0% üeg) más műanyag 30 40 3 1.5 0 3 1 0 PP (30% üeg) más műanyag 35 45 4 1.5 6 6 1.5 1 1 PA-6 égszáraz acé 5 40 5 1.5 0 4 1.5 1 PA-6 száraz azonos műanyag 30 45 1 1.5 1.5 4. 1 3 PA-6 száraz más műanyag 35 40 1.5 6 3 1 4 PC más műanyag 35 45 5 1.5 0 4 1.5 1 5 PA-6 égszáraz azonos műanyag 5 40 1 1.5 1.5 4. 1 6 POM (homopoimer) más műanyag 30 45 1.5 6 3 1 7 PP (0% üeg) más műanyag 35 40 3 1.5 0 3 1 8 PP (30% üeg) más műanyag 5 45 4 1.5 6 6 1.5 1 9 PA-6 égszáraz más műanyag 30 40 5 1.5 0 4 1.5 1 30 PA-6 száraz azonos műanyag 35 45 1 1.5 1.5 4. 1 31 PA-6 száraz más műanyag 5 40 1.5 6 3 1 3 PC más műanyag 5 45 5 1.5 0 4 1.5 1 33 PA-6 égszáraz acé 30 40 1 1.5 1.5 4. 1 34 POM (homopoimer) acé 35 45 1.5 6 3 1 35 PP (0% üeg) acé 5 40 3 1.5 0 3 1 36 PP (30% üeg) acé 30 45 4 1.5 6 6 1.5 1 37 PA-6 égszáraz azonos műanyag 35 40 5 1.5 0 4 1.5 1 38 PA-6 száraz azonos műanyag 5 45 1 1.5 1.5 4. 1 39 PA-6 száraz acé 30 40 1.5 6 3 1 40 PC acé 30 45 5 1.5 0 4 1.5 1 [mm [mm II
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 37-389) 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
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.
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
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 16 16 4 3 a + b 3 a + b D = 0.1 D 3π a + b a + b π 4 = 0.7854 1. 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 1 7 4.5 PP izotaktikus, ataktikus 10 6 POM kopoimer 8 1 POM homopoimer 5 PC 4 1.8 PPO 4 1 PBTP 5 1.5 CAB.5 PA 6 égszáraz 6 PA 6 száraz 5 1.5 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
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
Bepattanó kötések méretezésének aapjai A kar anyaga Súródási tényező *,(µ) Azonos műanyagon Más műanyagon Acéon POM (kopoimer és homopoimer) 0.5 0.3 0.1 PA-6 (Poiamid) 0.5 0.4 0.3 PMMA 0.65 0.55 0.5 PTFE (Poi(tetrafuor-etién)) 0. 0.1 PVC (Poiinikorid) 0.58 0.6 0.55 PS (Poisztiro) 0.55 0.5 0.4 SAN 0.5 0.45 ABS 0.7 0.6 0.5 PC (Poikarbonát) 0.6 0.5 0.45 PBTP 0.4 0.35 PP (Poipropién) 0.45 0.4 0. LD-PE (Poietién-kissűrűségű) 0.68 0.6 0.5 HD-PE (Poietién- nagysűrűségű) 0.45 0. 0. * 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
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
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
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 1 1 + 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
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