LAKE KONSTRUKCIJE

Lake konstrukcije – one konstrukcije čije su mase znatno manje od mase uobičajenih mašinskih konstrukcija.

Smanjenje mase konstrukcije može se postići primenom takvih oblika elemenata koji će omogućiti da naponi u pojedinim presecima budu jednaki ili približno jednaki.

Važan je izbor materijala.

Masa grede nepromenljivog poprečnog preseka:

Nominalna masa elemenata

,nG A L kg

Nominalna masa

Površina poprečnog

preseka, m2

Dužina grede, m Gustina materijala,

kg/m3

Nominalna masa Stvarna masa

1 2 3nG K K K

Faktor opštih uslova (zavisi od opterećenja,

sistema oslanjanja, raspona i deformacija)

Faktor profila (zavisi od geometrijskih oblika

preseka elemenata L, A, W, Wp, I, Ip)

Faktor materijala

(obuhvata određene

mehaničke i fizičke

karakteristike

materijala)

Pri proračunu elemenata, u zavisnosti od namene, mogu biti postavljena tri kriterijuma: kriterijum A – kada su za proračun merodavni naponi. kriterijum B - kada je za proračun merodavna deformacija i kriterijum C - kada je za proračun merodavan deformacioni rad. Kriterijumi K se međusobno razlikuju i zavise od usvojenih kriterijuma i vrste naprezanja.

1 2 3nA A A AG K K K

Pretpostavka:

Faktor K2 je bezdimenzionalan.

Zatezanje

Kriterijum A - Napon merodavan za proračun:

2,z

F N

A mm

F(N) – zatezna sila

A (mm2) – površina poprečnog preseka

( ) (1)n

FG A L L FL

1AK FL

2 1AK

3AK

Tabela 6.7, str. 95, Konstruisanje

Kriterijum B - merodavna deformacija

Izduženje grede izložene zatezanju:

/F A F LL L L

E E A E

– relativno izduženje grede

E (N/mm2) – modul elastičnosti materijala

2

1n

F L F LG A L L

E E

2

1B

F LK

2 1BK

3AKE

Kriterijum C - merodavan deformacioni rad

Deformacioni rad pri zatezanju:

21 1

2 2 2

F L A LW A

E E

2 21n

F E EG A L L F

L

1CK F 2 1CK 3 2C

EK

2

F EA

L

Tab

ela

6.7

, str.

95

, K

onstr

uis

anje

Faktor K1 zavisi od sile F, bez obzira na vrstu naprezanja i na kriterijum za proračun.

Smanjenje sile (a i mase) može se postići:

smanjenjem mase elemenata,

smanjenjem mase pokretnih delova mehanizama (smanjenje inercijalnih sila),

smanjenjem otpora trenja,

povećanjem ugaone brzine, odnosno broja obrtaja (smanjuje se obimna, a time i radijalna i aksijalna sila – ako postoje).

Dužina L:

smanjenje do određene realne granice.

povećanje broja oslonaca, primena elemenata manje zapremine.

Uticaj sistema oslanjanja na smanjenje mase – tabela 6.8, str. 97, Konstruisanje.

• Kriterijum A: dvostrano ukleštena greda je 4 puta lakša od jednostrano ukleštene.

• Kriterijum B: težina je manja kada je dozvoljeni ugib manji.

• Kriterijum C: samo sistem oslanjanja 3 utiče na izvesno povećanje deformacije.

Cena, mogućnost nabavke, pogodnost profila za izradu, sklapanje sa drugim profilima i elementima, pogodnost obzirom na zahteve da masa bude što manja, prilagođenost profila naponskom stanju ...

Izbor profila je povezan sa vrstom naprezanja.

Zatezanje ili pritisak: K2 = 1

Izbor profila

1 3nG K K

Savijanje: za kriterujum A faktor profila:

2 2/3A

AK

W

A (mm2) – površina poprečnog preseka

W (mm3) – aksijalni otporni moment preseka izloženog

savijanju

• Uporedni pregled veličina faktora profila K2 pri savijanju za neke standardne profile:

• Pod jednakim uslovima “lakši” su oni profili kojima su preseci sa većom osom više udaljeni od neutralne ose, posmatrano u pravcu opterećenja.

• I profil je povoljniji u položaju 1, a znatno nepovoljniji u položaju 10.

• Pravougaoni poprečni presek je povoljniji (obzirom na savijanje) u položaju 7, nego u položaju 11.

Uvijanje: najviše su napregnuta spoljašnja vlakna preseka – lakši su oni profili čija je najveća masa preseka više udaljena od neutralne ose – šuplji profili (kružni prsten, šuplji kvadratni presek itd.).

Faktorima KA3, KB3 i KC3 obuhvaćene su mehaničke i fizičke osobine materijala.

Izbor materijala

Zatezanje: Ako se za pojedine vrste materijala usvoje granice tečenja (REH odnosno Rp0,2) kao merodavne karakteristike matereijala, odnosno 2/3 Rm – za materijale koji nemaju uočljivu granicu tečenja, za pojedine vrste naprezanja dobija se odgovarajući dijagram.

• Legirani čelici, drvo i legure aluminijuma AlCu5Mg2 – mala razlika u veličini faktora KA3 – elementi izrađeni od ovih materijala, pod jednakim ostalim uslovima, su lakši od elemenata izrađenih od drugih vrsta materijala.

Savijanje

Zaključak: za lake konstrukcije treba birati materijale visoke granice tečenja i legure aluminijuma za gnječenje. Koji će se od ova dva materijala primeniti zavisi i od drugih uslova: čeliici velike tvrdoće se teže obrađuju i osetljivi su na koncentraciju napona, legure lakih metala imaju znatno veću zapreminu i znatno veći koeficijent linearnog širenja prilikom promene temperature.