Upload
filke99
View
590
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
1/237
www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Aleksandar Kara
MFZE, kancelarija 1111
tel: 449 120, lok. 140
Fuad Hadikaduni
MFZE, kancelarija 2006
tel: 449 120, lok. 115
UVOD U INENJERSKIDIZAJN
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
2/237
2vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....
Izvo
enje nastave predavanja: 3asa sedmino (2+1)
vjebe: 2asa sedmino
Provjera znanja
Konana ocjena
Obaveze studenata redovno prisustvo na predavanjima i vjebama
uraeni i kolokvirani programi/zadae (ukupno dva programa/zadae)!!!
dva testa u toku semestra (teorija, kviz pitanja) pismeni ispit (zadaci)
prisustvo nastavi: 0 % programi: 30 %
testovi: 20 %
pismeni ispit: 50 %
Napomena: Svaka od stavki MORA biti ispunjena minimalno 50%!!!
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
3/237
3vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Osnovni pojmovi. Dizajn, inenjerski dizajn, dizajn maina. Zadaci i aktivnosti udizajniranju. Kriteriji u dizajniranju. Faktori koji utjeu na dizajn.Dizajnerski tipovi.
Proces dizajniranja.Openito rjeavanje problema. Tok rada u procesudizajniranja. Formulacija problema i proraun. Inenjerski model.CAD i inenjerskidizajn.Inenjerski izvjetaji. Faktori sigurnosti, standardi i regulative u dizajniranju.
Dizajniranje steznih spojeva.Uvod. O steznim spojevima. Proraun steznihspojeva u oblasti elastinosti. Proraun steznih spojeva u oblasti plastinosti. Stezni
spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinom. Konusni stezni spojevi.Koncentracija napona.Osnovni pojmovi. Oblici i koncentracija napona. Viestrukakoncentracija napona. Metode za reduciranje koncentracije napona.
Sadraj kursa
1 sedmica
2 sedmice
2 sedmice
2 sedmice
2 sedmice
TEST I - novembar
O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....
Hipoteze o razaranju materijala. Napon i naprezanje. Teorije o razaranju pristatikim uslovima. Teorije o razaranju pri dinamikim uslovima. Povrinskaoteenja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
4/237
4vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Dizajniranje zavarenih spojeva.Oblici i vrste zavarenih spojeva. Ukratko ostatikoj i dinamikoj izdrljivosti. Statiki proraun zavarenih spojeva. Dinamiki proraun zavarenih spojeva.
Racionalnost koritenja mase dijelova.Ekonomisanje materijalom. Nominalnateina elemenata. Utjecaji pojedinih faktora na masu konstrukcije.
Izbor materijala pri dizajniranju. Klase materijala. Osobine materijala. Strategijaizbora materijala.
Sadraj kursa - nastavak
2 sedmice
1 sedmica
1 sedmica
TEST II - januar
ODSUTAN U PERIODU: 17. novembar-05. decembar
O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
5/237
5vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
LITERATURAosnovna
Predavanja, vjebe
D.J. Vitas, Osnovi Mainskih Konstrukcija I i II, Nauna knjiga, Beograd, 1973. Grupa autora, Inenjersko Mainski Prirunik drugi dio, Zavod za Udbenike i nastavna
sredstva, Beograd, 1992.
Olevi S., Leme S.: Osnovi konstruiranja i konstruiranje pomou raunara CAD, Mainskifakultet, Zenica, 1998.
N. Plavi i dr., Zbirka reenih ispitnih zadataka iz Osnova konstruisanja, Mainski fakultet,Beograd, 1999.
N. Repi i dr., Zbirka zadataka iz mainskih konstrukcija, Sarajevo, 1996.
J. Vugdelija i dr., Zbirka zadataka iz Osnova Konstruisanja, Mainski fakultet Beograd, 1974.
R. Seferovi, S. Olevi, Zbirka zadataka iz Mainskih Sistema, Univerzitet u Zenici, 2008.
O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
6/237
6vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
LITERATURAdodatna
R.L. Norton, Machine Design An Integrated Approach, Pearson Prentice Hall, 2006.
G. Pahl, W. Beitz, Engineering Design: A systematic Approach, Springer-Verlag London Ltd.,1996.
J.E. Shigley, C.R. Mischke, Standard Handbook of Machine Design, McGraw-Hill, 1996.
M.F. Ashby, Materials Selection and Mechanical Design, Butterworth Heinemann, 1999.
W.D.Pilkey, Petersons Stress Concentration Factors, John Wiley & Sons, Inc., 1997.
VDI 2221
VDI 2222
O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
7/237
7vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Osnovni pojmoviO dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....
Dizajn- potje e od latinske rije i designare namijeniti, ozna iti
Dizajniranje pretvaranje (konverzija) informacija struktuiranje nestruktuiranih problema
opetovano optimiranje rjeenja problema
vjeba primijenjene kreativnosti nalaenje tehni ki perfektnog, ekonomski poeljanog i esteti ki
zadovoljavaju eg rjeenja za zadati problem (Kesselring) prvenstveno kreativna aktivnost, zasnovana na znanju i iskustvu,
usmjerena ka rjeenjima unaprijed razmiljaju i o tehni kimproizvodima, kako bi se odredila funkcionalna i strukturnakonstrukcija, te kreirali dokumenti koji su spremni za proizvodnju.(VDI 2222)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
8/237
8vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....
Inenjerski dizajn aktivnost rjeavanja problema sa usmjerenim ciljem
Inenjerski dizajn proces primjene raznih tehnika i nau nih principa u ciljudefinisanja nekog ure aja, procesa, ili sistema u dovoljnom broju detalja kako bi seomogu ila njegova realizacija. (Taylor, 1959)
Dizajn maina proces donoenja odluka kojim se kreiraju specifikacije za maine
Mainsko-inenjerski dizajn koritenje nau nih principa, tehni kih informacija iimaginacije u definisanju mehani ke strukture, maine ili sistema radi izvo enjaprethodno definisanih funkcija sa maksimalnom utedom i efikasno u. Odgovornostdizajnera pokriva itav proces od koncepcije do izdavanja detaljnih instrukcija za
proizvodnju, a njegov interes se nastavlja u toku itavog ivotnog vijeka proizvoda.
Osnovni pojmovi
Industrijski dizajn profesionalna sluba za kreiranje u razvoj koncepata ispecifikacija koje optimiziraju funkciju, vrijednost i izgled proizvoda i sistema radiobostrane koristi korinika i proizvo a a. (IDSA)Industrijski dizajn kreativna aktivnost iji je cilj uspostavljanje optimalnihkarakteristika objekata, procesa, usluga i njihovih sistema u cijelom ivotnom vijeku.Dakle, dizajniranje je centralni faktor inovativne humanizacije tehnologija i vaanfaktor kulturnih u skonomskih promjena. (ICSID)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
9/237
9vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Zadaci i aktivnosti u dizajniranju
Osnovni zadatak inenjera je da primijeni svoja nau na saznanja na rjeenje tehni kihproblema, a zatim optimizira to rjeenje unutar ograni enja u materijalu, te tehnolokih iekonomskih ograni enja.
Nauka Inenjerskanauka
Inenjerskidizajn
Inenjerskatehnologija Proizvodnja
Industrijskidizajn
Umjetnikidizajn
Umjetnost
Ekonomija
Socioloka psihologija
Politika
Centralna aktivnost inenjerskog dizajna
Tehniki tok
Kulturni tok
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
10/237
10vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....
Psiholoki aspekt kreativna aktivnost koja zahtijeva dobro poznavanje matematike,fizike, hemije, mehanike, termodinamike, hidrodinamike, elektrotehnike,proizvodnje, tehnlogije materijala, teorije dizajniranja, prakti nog znanja i iskustva.
Modeli dizajniranja sa razliitih aspekata
Sistematski aspekt optimizacija datih ciljeva unutar ograni enja sa djelimi nimkonfliktima
Organizacijski aspekt igra vode u ulogu u proizvodnji i procesiranju sirovina iproizvoda; zahtijeva kolaboraciju radnika iz razli itih oblasti djelovanja.
70% ukupnih trokova proizvoda se odre uje njegovim dizajnom, a trokovi obuhvatajumaterijal, opremu, alat, radnu snagu, i ostale trokove.
50-80% trokova ivotnog vijeka proizvoda su uzrokovani u toku inenjerskog dizajna.
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
11/237
11vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....
ivotni ciklus proizvoda
Planiranje proizvodaPostavljanje zadataka
Dizajn/Razvoj
Proizvodnja/Sklapanje/Testiranje
Obnavljnjeenergije
Potreba trita/Problem
Z a h
t i j e v a n i c i
l j e v i
Mogui ciljevi kompanije
Koritenje/Potronja/Odravanje
Recikliranje
Odlaganje/Okolina
M e n a d
m e n
t i v o t n o g c i
k l u s a p r o i z v o d a
Marketing/Konsulting/Prodaja
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
12/237
12vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Zadaci i aktivnosti u dizajniranju
1. Pojanjenje zadatka sakupljanje informacija o zahtijevima iograni enjima koje treba da ispuinjava rjeenje
2. Koncipiranje (njem. Methodisches Koncipieren, eng.Conceptual Design ) postavljanje fukcionalnih struktura, pretraivanjeodgovaraju ih principa i njihova kombinacija u konceptnevarijante
3. Projektovanje (njem. Methodisches Entwerfen, eng. Embodiment Design ) dizajner, po inju i od koncepta, odre uje plan, ioblikuje i razvija tehni ki proizvod ili sistem u odnosu na tehni kei ekonomeske uslove
4. Razrada (njem. Methodisches Ausarbeiten, eng. Detail Design ) kona no se postavlja raspored, oblik, dimenzije i osobine povrinasvih pojedina nih dijelova, tehni ke i ekonomske mogu nosti seponovo provjeravaju, izra uju se svi crtei i ostali proizvodnidokumenti.
Faze u dizajniranju
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
13/237
13vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Zadaci i aktivnosti u dizajniranju
Organizacija procesa dizajniranja originalni dizajn
Kreiranje proizvoda
Informacije
Koncipiranje
Projektovanje
Menadment
Istraivanje
Proraun
Proces
dizajniranja
Prodaja
Proizvodnja
Razrada
Izvrenje narudbe
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
14/237
14vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Zadaci i aktivnosti u dizajniranju
Organizacija procesa dizajniranja veliki proizvodi u pojedinanoj proizvodnji
Koncipiranje
Projektovanje
RazradaIzvrenje narudbe
Menadment
Istraivanje Proraun
Procesdizajniranja
Prodaja
Proizvodnja
Kreiranje proizvoda
Informacije
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
15/237
15vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Zadaci i aktivnosti u dizajniranju
Organizacija procesa dizajniranja masovna proizvodnja
Koncipiranje
Proraun
ProjektovanjeEksperimentalni
razvoj
Menadment
Razrada
Izvrenje narudbe
Procesdizajniranja
Prodaja
Proizvodnja
Kreiranje proizvoda
Informacije
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
16/237
16vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Kriteriji u dizajniranju
Funkcija
Sigurnost
Pouzdanost Trokovi
Proizvodnost
Marketing
Najvaniji kriteriji
Naknadno dodato u uobiajeni postupak
1. Razvoj i koritenje sistema pregleda dizajna naroito specificirajui analizu kvara,sigurnost, i sukladnost sa standardima i vladinim regulativama
2. Razvoj liste radnih operacija i provjera koritenja proizvoda u svakoj operaciji3. Identifikacija okruenja koritenja proizvoda, ukljuujui oekivana koritenja, mogua
pogrena koritenja, i eljena koritenja4. Koritenje specifinih teorija dizajniranja koje naglaavaju analizu kvara ili nepravilnog
rada i sigurnost u svakoj radnoj operaciji
Potrebno je imati i sljedee na umu:
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
17/237
17vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori koji utje u na dizajn
NamjenaOsnovni i polazni uslov za rjeavanje problema dizajniranja
Naponsko stanje, oblik, teina
Oblik i teinu birati tako da, po mogunosti, napon u svakoj taki bude to vie ujednaen, a da pritome ne prelazi doputenu veliina (racionalnost iskoritenja materijala)Standardi
Obavezni u konstruiranju; samo izuzetni razlozi mogu opravdati odstupanje od standardaMaterijal
Za izbor su bitne mehanike, fizike, hemijske i tehnoloke osobine.Habanje, korozija
Habanje neeljeno odvajanjeestica materijala pod utjecajem mehanikog djelovanja sile trenja,otpora kotrljanja, kavitacije, ...
Korozija neeljeno odvajanjeestica materijala pod utjecajem hemijskog razaranja materije podutjecajemistog hemijskog (npr. oksidacija) ili elektrohemijskog djelovanja.
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
18/237
18vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori koji utje u na dizajn
Izrada i obrada
Sklapanje
Postupci izrade: livenje, deformacija u toplom i hladnom stanju, obrada rezanjem, zavarivanje
Postupak izrade zavisi od oblika, materijala, broja koamda, opremljenosti fabrike, ...
Sklapanje treba da se obavi lako i brzo.
Rukovanje i odravanje
Rukovanje treba da bude jednostavno i da se izbjegnu eventualne greke (osigurati bezbjednostrukovaoca)
Ispravno odravanje (podmazivanje, zamjena istroenih dijelova, promjena ulja, ...) je od velikevanosti.
Transport
Oblik, veliina i teina moraju biti u skladu sa mogunostima njenog transportovanja iz fabrike domjesta upotrebe
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
19/237
19vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori koji utje u na dizajn
Estetski obziri
Zatita od bude maina
Izgled treba da je to ljepi i skladniji da bi prijatnije djelovao naovjeka.
Jaka buka, koju mogu stvarati maine, djeluje neprijatno na vozila, izaziva psihiki zamor, smanjujeradnu sposobnostovjeka, i tetna je za zdravlje.
Ekonominost
Trokovi proizvodnje i eksploatacije maina treba da budu to manji.
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
20/237
20vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Dizajnerski tipovi
Originalni dizajn originalni princip rjeenja za neki sistem (fabrika,maina, sklop) sa istim, sli nim ili novim zadatkom
Adaptivni dizajn adaptiranje poznatog sistema (princip rjeenja ostaje isti) napromijenjeni zadatak. Obi no se koriste originalni dizajn za pojedine dijelove ilisklopove.
Varijantni dizajn (dizajn sa fiksiranim principom) variranje veli ine i/ili rasporedapojedinih aspekata izabranog sistema; funkcija i princip rjeenja ostajunepromijenjeni. Ne pojavljuju se novi problemi u smislu promjene materijala,ograni enja ili tehnolokih faktora.
1973, VDMA (Njema ka asocijacija mainskih kompanija):
25% OD, 55 % AD, 20% VD
Osnovni pojmovi
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
21/237
21vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Op enito rjeavanje problemaProces dizajniranja
Procedura openitog rjeavanja problema
Konfrontacija
Informacija
Definisanje
Kreiranje
Vrednovanje
Odluivanje
Zadatak(problem)
Rjeenje R e z u
l t a t n e z a d o v o l
j a v a
j u i
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
22/237
22vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Op enito rjeavanje problema
Procedura procesa odluivanja
Prethodni korak Ponoviti korakna viem nivouinformacija
Da li su rezultati
zadovoljavajuis obzirom na cilj
Da li je ponavljanje
koraka financijskiopravdano
Sljedei planirani korak Zaustaviti razvoj
NE
NE
DA
DA
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
23/237
23vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUIDKoraci u procesu dizajniranja
Tok rada u procesu dizajniranjaZadatak
Postavljanje zadatkaDavanje specifikacije
Specifikacije
Identificiranje osnovnih problemaPostavljanje funkcionalnih strukturaTraenje principa rjeenjaKombiniranje i postavljanje konceptupualnih varijantiVrednovanje na osnovu tehnikih i ekonomskih kriterija
Koncept
Razvijanje preliminarnog plana i oblikovanjeIzbor najboljeg preliminarnog plana
Poboljavanje i vrednovanje na osnovu tehnikih i ekonomskih kriterijaPreliminarni plan
Optimiranje i kompletiranje oblika dizajnaProvjeravanje greaka i trokovaPripremanje preliminarne liste dijelova i dokumenata za proizvodnju
Konani planFinaliziranje detalja
Kompletiranje crtea detalja i dokumenata za proizvodnjuProvjera svih dokumenata
Dokumentacija
Rjeenje
I n f o r m a c
i j e k o j e s e p r i
l a g o
a v a j u s p e c
i f i k a c i
j i
O b n a v
l j a n j e
i p o b o l
j a n
j e
P o s t a v
l j a n j e
z a d a t k a
R a z r a
d a
P r o j e k
t o v a n
j e
K o n c i p i r a n j e
O p t
i m i r a n
j e p l a n a
i o b l i k o v a n
j e O p t
i m i z a c i
j a p r
i n c i p a
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
24/237
24vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Tok rada u procesu dizajniranja
Koraci u procesu dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
25/237
25vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Tok rada u procesu dizajniranja
Koraci u procesu dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
26/237
26vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Tok rada u procesu dizajniranja
Koraci u procesu dizajniranja
Proces dizajniranja
P di j i j
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
27/237
27vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
1. Identificiranje potrebe
Tok rada u procesu dizajniranja
Sastoji se od opteg (vrlo grubog i nejasnog) cilja problema
2. Istraivanje
Potrebno je u potpunosti razumjeti problem
3. Cilj
Jasnije utvr ivnje cilja na osnovu odraenog istraivanja
4. Specificiranje zadataka
Zaokruivanje problema i postavljanje njegovog kruga djelovanja (granicadefinisanosti)
Koraci u dizajniranju
Proces dizajniranja
P di j i j
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
28/237
28vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
5. Sinteza (idejni ili inventivni korak) - sastaviti
Tok rada u procesu dizajniranja
Trai se to je vie alternativnih rjeenja obino bez obzira na njihovuvrijednost ili kvalitet
6. Analiza - rastaviti
Mogua rjeenja iz prethodnih koraka se analiziraju, pa se prihvataju, odbijaju ili modificiraju
7. Izbor varijante
Izabere se rjeenje od kojeg se anjvie oekuje.
8. Detaljan dizajn razradaSve se provjerava, nacrtaju crtei, definiu specifikacije za proizvodnju, itd.
Proces dizajniranja
P di j i j
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
29/237
29vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
9. Izrada prototipa i testiranje
Radni dizajn se zavrava izradom prototipa i njegovim testiranjem
10. Proizvodnja
Proizvodnja odreene koliine provjerenog ureaja, procesa, ...
Proces 1-10 radi se iterativnim postupkom, pri emu redizvrenja nije linearan (od 1 do 10), nego po potrebi.
Tok rada u procesu dizajniranjaProces dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
30/237
30vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Formulacija problema i prora un
1. Definisanje problema
2. Postaviti ta je dato
3. Postaviti odgovarajue pretpostavke
4. Preliminarne odluke o dizajniranju
5. Izrada skica
6. Metematiki modeli
7. Analiza dizajna
8. Vrednovanje
9. Tehnika dokumentacija
Faza definisanja
Preliminarna fazadizajniranja
Razrada
Faza dokumentiranja
Rjeavanje problema zahtijeva organizovani pristup
Proces dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
31/237
31vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Formulacija problema i prora un
Faza definisanja
1. Definisanje problema to jasnije
2. Postaviti ta je dato izlistati poznate informacije3. Postaviti odgovarajue pretpostavke nadovezati sa takom
2. (npr. zanemariti trenje, masu, i sl.)
1. Preliminarne odluke o dizajniranju ak 90% karakteristikadizajna se odrede u prvih 10% projektnog vremena
2. Izrada skica dokumentacija preliminarne faze
Preliminarna faza dizajniranja
Proces dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
32/237
32vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Formulacija problema i prora un
1. Metematiki (inenjerski) modeli model optereenja sasilama, momentima, jednainama, i sl.
2. Analiza dizajna na osnovu modela vri se analiza(koeficijent sigurnosti, otkazivanje, ...)
3. Vrednovanje rezultati analize se vrednuju zajedno saodabranim materijalom i odluuje se da li nastaviti sadizajnom ili iterirati novo, bolje rjeenje vraanjem na prethodne korake
Razrada
Izrada dokumentacije
1. Tehnika dokumentacija nakon uspjenog iterativnog procesa, izrauje se dokumentacija (inenjerski crtei,specifikacije amterijala i izrade, ...)
Proces dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
33/237
33vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Inenjerski model
Kreiranje inenjerskog modela je najtei i najizazovniji dio procesadizajniranja (iskustvo i vjetina)
Inenjerski model se sastoji od skica, osnovnih jednaina, ...
Matematiki model definie fiziko ponaanje sistema
Intezivno koritenje kompjutera
Uspjeh bilo kojeg procesa dizajniranja zavisi od ispravnosti i primjerenosti inenjerskog modelakoji se koristi za predvianje i analiziranje njegovog ponaanja prije nego se napravi hardver.
Proces dizajniranja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
34/237
34vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Inenjerski model
Obino polazna taka u dizajnu
Osnovna svrha komunikacija inenjera sa konceptom
Mora imati dovoljno informacija za razvoj inenjerskog modela za dizajn i analizu
Inenjerska skica
Dizajn problemi su nestruktuirani treba ih struktuirati kako bi se rijeili
Openito, rjeenje se ne moe nai u knjigama
1. Mora se poeti od neega
2. Odakle god da se pone, to vjerovatno nije najbolje mjesto
3. Iteracija
e omoguiti da se dizajn pobolja, i dovesti do uspjeha
Procjena i preliminarna analiza
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
35/237
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
36/237
36vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Inenjerski izvjetaji
Komunikacija predstavlja jedan od najvanijih aspekata u inenjerstvu
~ Verbalno
~ U pisanoj formi
~ Pisanje ponuda, prijedloga
~ Pisanje tehnikih izvjetaja
~ Prezentacije
Prezentacija se obino daje u obliku pisanog izvjetaja
~ Opis dizajna
~ Inenjerski crtei ili skice~ Tabele i grafici iz prorauna
Inenjerski izvjetaj
oces d aj a ja
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
37/237
37vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori sigurnosti, standardi i regulativeu dizajniranju
Kvalitet dizajna se moe mjeriti pomou mnogo kriterija: neophodno je izraunati nekolikostepena sigurnosti da bi se procijenila nosivnost; postoje mnoge regulative koje se morajuispotovati prilikom dizajniranja
Stepeni sigurnosti
Obino odnos dvije kvantitativne veliine sa istom jedinicom (vrstoa/napon, kritininapon/primijenjen napon, maksimalna brzina/brzina rada, ...)
Izbor zavisi od mnogo faktora i predstavlja mjeru nesigurnosti dizajnera u analitiki model, teorijurazaranja, podataka o osobinama materijala, vrste mateirijala (krt, duktilan)
Za krte materijale vai da se dizajniraju prema najveoj vrtoi, tj. lomu, dok se duktilni materijali pod statikim naponom dizajniraju prema granici teenja. Zato je faktor sigurnosti krtih materijaladva puta vei od onih za duktilne pod istim uslovima.
j j
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
38/237
38vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori sigurnosti, standardi i regulativeu dizajniranju
Podaci o osobinamamaterijala iz testiranja
Uslovi okoline u kojima se proizvod koristi
Analitiki modelioptereenja i napona
Stvarni materijal koji se koristi je testiran 1.3Osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 2Pribline osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 3Loe osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 5+
Identini sa uslovima testa 1.3U osnovi okolina na sobnoj temperaturi 2Srednje teki uslovi okoline 3Veoma zahtijevne osobine okoline 5+
Modeli poreeni sa eksperimentima 1.3Modeli tano predstavljaju sistem 2Modeli priblino predstavljaju sistem 3Modeli su gruba aproksimacija sistema 5+
S1
S2
S3
S=MAX(S1,S2,S3)Za duktilne materijale
Pribline preporuke stepena sigurnosti
j j
Proces dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
39/237
39vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Faktori sigurnosti, standardi i regulativeu dizajniranju
Standardi i regulative
Standard kriterij, pravilo, princip ili opis usvojen od strane neke ustanove (organa) ili opteg prihvatanja ili koritenja i suglasnoti, kao osnova za uporeivanje ili ocjenu ili kao prihvaenimodel
Specifikacija slino standardu, s tim da standard ima opte znaenje, dok se specifikacija korsitiza specializirane oblasti (saeta lista zahtijeva koje treba da ispunajva neki proizvod)
Propisi razvijene kao rezultat donoenja zakona u cilju kontrole u odreenoj oblasti odreeniorgani vre ozakonjenje pojedinih standarda i zakonika.
Interni standardi
Nacionalni standardi (BAS, JUS, , BS, ANSI, DIN,...)
ISO
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
40/237
40vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Sistem standardnih tolerancija (ponavljanje)
13 grupa za mjere 1-500 mm (1-3, 3-6, ...) 3 mm pripada grupi 1-3 mm
8 grupa za mjere 500-3150 mm (500-630, 630-800, ...)
20 kvaliteta tolerancija sa jedinicom tolerancije
Tablica 7.14 i
Tablica 7.15, IMP
Osnovna tolerancija oznaka IT + kvalitet (npr. IT8) viestruki iznos jedinine tolerancije (red R5)
Ukupno 24 poloaja tolerancijskog polja prema nultoj liniji za unutranje(velika slova) i spoljanje (mala slova) mjere
Tablica 7.19a. i
Tablica 7.19b, IMP
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
41/237
41vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Sistem standardnih tolerancija (ponavljanje)
Poloaj tolerancijskih polja unutranja mjera
A0= AgA0= AdPozitivnoodstupanje
egativnoodstupanje
ulta linija
A
Nazivnamjera
B C
C D
D E
E F
F
F G G H J J S
K M N P R S T
U
V
X
Y
Z
Z A
Z B
Za unutranje mjere: A-H iznad nulte linije, J i K, a ponekad i M presjecajunultu liniju, N-ZC ispod nulte linije
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
42/237
42vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Sistem standardnih tolerancija (ponavljanje)
Poloaj tolerancijskih polja spoljanja mjera
a0= ada0= agPozitivnoodstupanje
egativnoodstupanje
ulta linija Nazivnamjera
a b
c c d d
e e f f
f h S
k m n r s
t v
x
z
z a z b
Za spoljenje mjere: a-h ispod nulte linije, j presjeca nultu liniju, k-zc iznadnulte linije
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
43/237
43vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Nalijeganja (D.J. Vitas I, str. 78)
100H7/g6 (ili100 ,100H7-g6 )Ozna
avanje
Primjer nalijeganja
100G7/h6 (ili100 ,100G7-h6 )H7g6G7h6
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
44/237
44vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Vrste nalijeganja
Labava nalijeganja uvijek obezbijeen zazor
Za vratila u leitima, za prstenaste klizae na vratilima, za zglavkaste veze Najmanji zazori (H/h) relativni pokreti elemenata u sklopu veoma rijetki i po duini puta kratki
(pomjerljivi zupanici, glavine iskljunih spojnica, osovinice u zglavcima, ...)
Neto vei zazori (H/g, G/h) za to bolje vo
enje vratila u leitima, ili za uzduno pomjeranjeelemenata na vratilima
Veliki zazori (H/f, H/e, H/d, F/h, E/h, D/h) za jako optereena klizna leita
Najvei zazori (H/c, H/b, H/a, C/h, B/h, A/h) klizna leita brzohodih vratila i sklopove elemenata
izloenih toploti
Najmanji zazor
Najvei zazor
d lDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
45/237
45vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Vrste nalijeganja
Neizvjesna nalijeganja mogu davati zazore ili preklope
Blia labavim nalijeganjima (H/j ili J/h) za sklopove elemenata koje treba povremeno razdvajatiili skidati bez napora
Bliavrstim nalijeganjima (H/k, H/m, H/n iliK/h, M/h, N/h) za umjerenovrste sklopove (zameusobnu nepokretljivost dovoljan je mali pritisak). U sluaju da se eli prenositi obrtnimomenat neophodno je vezu osigurati klinom ili na neki drugi nain.
Najvei preklop
Najvei zazor
U d V lij jDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
46/237
46vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Vrste nalijeganjavrsta nalijeganja uvijek obezbijeen preklop
Za spojeve elemenata za koje je neophodno obezbijediti vrstu, nepokretljivu vezu izmeu elemenataspoja
Obrtni moment se moe obezbijediti bez posrednika (klin, i sl.)
Lake ostvariva nalijeganja (H7/p6, H7/r6, H7/s6) slabijevrsti spojevi elemenata: leini trupovisa leinim posteljicama izloenih jakim uzdunim silama, vijenci i bandae sa trupovima zupanikaili tokova, spojnine glavine sa vratilima
Tea nalijeganja (H8/u8, H8/x8) za vrlovrste veze elemenata sklopa: vratila sa zupanicima,zamajcima, tokovima
Najmanji preklop
Najvei preklop
U d N lij jDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
47/237
47vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Nalijeganja
Primjer Odrediti najmanje i najvee zazore, odnosno preklope za sklopove:60E9/h9, 100H8/f8, 140H7/k6,200H7/r6
Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86)
Uvod NalijeganjaDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
48/237
48vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Nalijeganja
Uvod NalijeganjaDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
49/237
49vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uvod Nalijeganja
Dizajniranje steznih spojeva sklopova) IMP, str. 171-179,D.J. Vitas I, str. 93-123O steznim spojevima
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
50/237
50vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O steznim spojevima
Stezni spojevi slue sa prenos optereenja, obrtnih momenata, radijalnih i aksijalnih sila pomouotpora klizanju izmeu spoljanjeg i unutranjeg elementa (vrsta nalijeganja).
Prenik otvora spoljanjeg elementa je manji od vanjskog prenika unutranjeg elementa
Sklapanjem nastaje pritisak
Stezni spoj
O steznim spojevimaDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
51/237
51vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
O steznim spojevima
Vrste steznih spojeva
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
52/237
52vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Deformacije elemenata spoja (teorija elastinosti, proraun debelih cijevi)
i unutranji dio
e spoljanjidio
spoljaanji dio
unutranji dio
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
53/237
53vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
spoljaanji dio
unutranji dio
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
54/237
54vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elastinosti
Uslovi na dodirnim povrinama
Zavisnost pritiska od efektivnog preklopa
Pritisak na dodirnim povrinama
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
55/237
55vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elastinosti
P' efektivni preklop
R z visine neravnina
P projektovani preklop
Neravnine elemenata spoja
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
56/237
56vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
p p j
Granini preklopi spoja
Pritisci se odre uju prema grani nim efektivnim, odnosno projektovanim preklopima -vjerovatno a proklizavanja i vjerovatno a provjere plasti nih deformacijaje manja od 0.3%.
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
57/237
57vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
p p j
Alternativno (prama Vitasu)
m Poissonsov brojm= 1/
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
58/237
58vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
p p j
Tok prorauna steznog spoja tabela 7.69, IMPPrimjer 1.
Na vratilo odelika.1530 navuen je prsten odelika.1430. Spoljanji prenik prstena je 100
mm, a unutranji prenik vratila (uplje vratilo) je 30 mm. Hrapavost neravnina je R ze = 15m, R zi=10m. Prenik na dodirnim povrinama dat je oznakom60H8/x7. Nai najvei i najmanji
dodirni pritisak.
Po etni podaci ipomo ne veli ine
Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86)
Za otvor
Za osovinu
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
59/237
59vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji preklop
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
60/237
60vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji dodirni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
61/237
61vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 2.U dio izraen od sivog liva utisnuta je bronzana leina posteljica. Za zadate podatke treba izraunatideformacije unutranjeg prenika posteljice i utjecaj na zazor kliznog leita (40H6/e7).
Podaci:60H7/r6 na dodirnoj povrini presovanog spoja, D s= 100 mm,d u = 40 mm, =0.25 i E = 1.11011
za SL, =0.33 i E = 1.21011
za bronzu, R ze + R ze = 5 m.Po etni podaci ipomo ne veli ine
Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86)
Za otvor
Za osovinu
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
62/237
62vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji preklop
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
63/237
63vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji dodirni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
64/237
64vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Napomena: Kvalitet 7 za polje e nije dat u Tabeli 7.19. Gornje odstupanje je isto kao za kvalitete 8i 9, ali je tolerancija manja i dobija se iz tabele 7.14 (25 m).
Najmanja i najvea deformacija unutranjeg prenika unutranjeg elementa
Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86) za spoj40H6/e7
Za otvor
Za osovinu
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
65/237
65vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji zazor
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
66/237
66vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Naponi u spojenim dijelovima
Raspodjela napona u spojenim dijelovima
Spoljanji element
Unutranji element
unutranja povrina
spoljanja povrina
unutranji povrina
spoljanja povrina
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
67/237
67vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ekvivalentni naponi u spojenim dijelovima
Spoljanji element
unutranja povrina
spoljanja povrina
Hipoteza najve eg tangentnog napona za unutranju povrinu
Najve i doputeni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
68/237
68vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ekvivalentni naponi u spojenim dijelovima
Hipoteza najve eg normalnog napona za unutranju povrinu
Unutranji element
unutranji povrina
spoljanja povrina
Najve i doputeni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
69/237
69vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 3.
Za podatke iz primjera 1. provjeriti da li se naponi nalaze u granicama elastinosti.
Za proraun je mjerodavan najvei dodirni pritisak
Tabela 7.8 (IMP, str. 44)
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiProra un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
70/237
70vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Nosivost steznog spoja
Stepen sigurnosti protiv proklizavanja
k granina vrijednost stepena prionljivosti spoja (IMP, tab. 7.68)
pd najmanja vrijednost pritiska u spoju (prema najmanjoj vrijednosti efektivnog preklopa)
F optereenje spoja
F uzduno optereenje
F = F t = 2T /d tangentno optereenje
kombinovano optereenje
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
P i j 4
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
71/237
71vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 4.Za podatke iz primjera 1.provjeriti kolika je nosivost steznog spoja, ako je prsten u radu izloenaksijalnoj sili i duina steznog spoja 60 mm.
Za proraun je mjerodavan najmanji dodirni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
72/237
72vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ostvarivanje spojaPopreno presovani spoj
zagrijavanje spoljanjeg ili hlaenje unutranjeg elementa
P g najvei oekivani preklop u spoju Z zazor potreban za lako spajanje elemenata (gornje odstupanje za polje f 7 zad )
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Primjer 5
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
73/237
73vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 5.Koliko treba zagrijati spoljanji element ili pothladiti unutranji element steznog spoja datog u primjeru 1. da bi se ostvarilo popreno spajanje. Koeficijent toplotnog irenja materijala je=8.510-61/C, temperatura okoline je 23C.
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
O i j j
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
74/237
74vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ostvarivanje spoja
Uzduno presovani spoj (djejstvom sile prese)
djejstvom sile prese
Ostvarivanje uzduno presovanog spoja
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
75/237
75vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Uzduni raspored pritisaka u steznom spoju
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Primjer 6
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
76/237
76vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 6.Kolika sila prese je potrebna za sklapanje seznog spoja datog u primjeru 1.
Za proraun je mjerodavan najvei dodirni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Primjer 7.
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
77/237
77vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer 7.Proraunati elastino presovani spoj vratila sa zupanikom (oba materijala su izraena od.0545)ako spoj treba da prenosi snagu od 11.2kW.
Podaci: k = 0.15, Riz = Rez = 8m
Pomo ne veli ine
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Maksimalni dozvoljeni pritisci na dodirnim povrinama unutranjeg i spoljanjeg elementa
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
78/237
78vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Maksimalni dozvoljeni pritisci na dodirnim povrinama unutranjeg i spoljanjeg elementa
Obodna sila
Za prora un je mjerodavna manja vrijednost pritiska!!!
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Najmanji pritisak
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
79/237
79vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najmanji pritisak
Efektivni preklopi
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Stvarni preklopi
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
80/237
80vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Stvarni preklopi
Tolerancija sklopa
Najblia manja vrijednost (tabela 7.14)
Tolerancijsko polje IT7 (oznaka rupe je40H7)
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti
Donje odstupanje vratila
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
81/237
81vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
j p j
Tablina vrijednost koja zadovoljava ove granice jed=60m i odgovara oznaciu
Oznaka spoja je: 40H7/u7
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
82/237
82vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Promjena pritiska na dodirnoj povrini uzavisnosti od efektivnog preklopa
unutranji element
spoljanji element
Efektivni preklop pri naponu jedakom granici razvlaenja
Pritisak izmeu spojenih dijelova
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
83/237
83vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Mjerodavni pritisak za odreivanje nosivosti
Promjena pritiska na dodirnoj povrini uzavisnosti od efektivnog preklopa
Granina sila trenja
Stepen sigurnosti protiv proklizavanja
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nosti
Primjer 8.
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
84/237
84vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
j Nai najveu aksijalnu silu koju moe prenijeti spoj na slici.
Podaci:100H10/z10, D s=200 mm,d u=40 mm,l =120 mm,k = 0.1, Riz = Rez = 10m
Po etni podaci ipomo ne veli ine
Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86)
Za otvor
Za osovinu
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
85/237
85vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji preklop
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
86/237
86vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Najvei i najmanji dodirni pritisak
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
87/237
87vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Pritisak izmeu spojenih dijelova
Najvei naponi
Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nosti
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
88/237
88vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Efektivni preklop pri naponu jedakom granici razvlaenja
Mjerodavni pritisak za odreivanje nosivosti
Nosivost steznog spoja
Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
89/237
89vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinomd > D
Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomStezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
90/237
90vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinomd D
Konusni stezni spojeviDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
91/237
91vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjeri ostvarivanja koninih steznih spojeva
Konusni stezni spojeviDizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
92/237
92vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjeri ostvarivanja koninih steznih spojeva
Konusni stezni spojevi
Nagibi 1:10 do 1:40
Dizajniranje steznih spojeva sklopova)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
93/237
93vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Vei nagibi ako je potrebno lake razdvajanje
Za proraun je mjerodavan srednji prenik
Koncentracija napona D.J. Vitas I, str. 125-155Osnovni pojmovi
Stanje sa visokim lokaliziranim naponima mnogo ve im od srednjih napona usljed naglebl k bl k l d k k
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
94/237
94vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Stanje sa visokim lokaliziranim naponima, mnogo ve im od srednjih napona usljed naglepromjene oblika, u blizini pukotina, rupa, usljed kontakta, ...
Nominalni naponi u presjecima I i II
Osnovni pojmovi
Maksimalni napon u presjeku II naponi
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
95/237
95vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Geometrijski (statiki) faktor koncentracijenapona
Maksimalni napon u presjeku II naponi
Efektivni (dinamiki) faktor koncentracijenapona
Osnovni pojmoviKoncentracija napona
Osjetljivost materijala na koncentraciju napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
96/237
96vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
po Petersonu
Efektivni (dinami ki) faktor koncentracije napona
Kuhn-Hardrath formula
- Neuberova konstanta
- radijus zakrivljenja ljebar
Osnovni pojmoviKoncentracija napona
Neuberova konstanta
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
97/237
97vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
elik aluminij (poboljan) aluminij (ovren)
Osnovni pojmoviKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
98/237
98vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Utjecaj vrste naprezanja na koncentraciju napona
Osnovni pojmoviKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
99/237
99vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Utjecaj vrste ljeba na koncentraciju napona
Osnovni pojmovi
Metode za odre ivanje faktora koncentracije napona
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
100/237
100vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
1. Analitiko rjeenje teorija elastinosti
2. Eksperimentalne metode fotoelasticimetrija, mjerne trake, ...
3. Raunarske simulacije MKE, MKV, ...
4. Teorija membrana za probleme uvijanja
Osnovni pojmovi
Analitiko rjeenje dvodimenzionalni problem
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
101/237
101vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ravno stanje napona
Ravno stanje naprezanja
Granini uslovi
Osnovni pojmoviKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
102/237
102vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Ravno stanje napona Ravno stanje naprezanja
Osnovni pojmovi
Eksperimentalne metodeIzraunati pomouformule za savijanje za
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
103/237
103vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
formule za savijanje zanajmanji presjek
Stvarni rasporednapona
Stvarni rasporednapona za presjeksa ljebom
Izohomatske linije pokazuju stalnenaponeske razlike, pa se na osnovu
njihovog broja i gustine odre uje faktorkoncentracije napona.
Osnovni pojmovi
Numerike metode raunarske simulacije
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
104/237
104vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Osnovni pojmovi
Numerike metode raunarske simulacije
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
105/237
105vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija napona
Oblici sa stepenastim prelazima3
r
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
106/237
106vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
k
1.20
1.30
1.50
1.10
1.15
1.02
D/d= 2.0
1.05
1.01
1.07
D
r
F F
Oblici i koncentracija napona
Formula za k za okrugli tap izloen uvijanju ili savijanju
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
107/237
107vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Primjer
Oblici i koncentracija napona
Ako je aksijalna sila koja djeluje na tap sa stepenastim prelazom jednaka F=300 kN, izraunatinajvee napone za sluajeve A i B sa podacima datim na slici
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
108/237
108vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
najvee napone za sluajeve A i B sa podacima datim na slici.
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
109/237
109vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
k
1.20
1.30
1.50
1.10
1.15
1.02
D/d= 2.0
1.05
1.01
1.07
d D
r
F F
Oblici i koncentracija napona
Neuberova formula za nelinearne materijale
U slu ajevima kada optere enje prelazi vrijednosti pri kojima maksimalan napon na
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
110/237
110vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
mjestu koncentracije napona prelazi granicu elasti nosti, raspodjela napona se mijenja idruga ija je od one u granicama elasti nosti.
Efektivni faktor koncentracije napona Efektivni faktor koncentracije naprezanja
Faktor koncentracije napona ( Neuberova formula)
ili
Oblici i koncentracija napona
Primjer - Neuberova formula za nelinearne materijale
Vratilo na slici 1. izloeno je savijanju . Ako je moment savijanja 500 Nm, i D = 50 mm,h = 9 mm,3 d di i k i l j k A A K i j d ji
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
111/237
111vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
r = 3 mm, odrediti maksimalan napon u presjeku A-A. Kriva napon-naprezanje, sa odgovarajuim podacima data je na slici 2.
0
50
100150
200
250
300
350
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005
Naprezanje
N a p o n ,
M P a
290289287285282279276272267263252235200150100500
4003753503253002752502252001751501251007550250
d D
r
M s M s
3
Oblici i koncentracija napona
500 Nm, D = 50 mm,h = 9 mm,r = 3 mmd=50 29 =32 mm
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
112/237
112vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
k
1.10
1.20
1.50
2.0
1.05
1.02
D/d= 6
1.03
1.01
3.0
d D
r
M s M s
r/d=3/32=0.093D/d=50/32=1.5625
k = 1.75
Oblici i koncentracija napona
k = 1.75
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
113/237
113vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
114/237
114vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
1,161,081,000,930,850,770,690,610,530,460,380,290,200,110,050,010,00
290289287285282279276272267263252235200150100500
Oblici i koncentracija napona
Oblici sa spoljanjim ljebovima
3
r
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
115/237
115vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
k
1.20
1.30
1.50
1.10
1.15
1.02
D/d=
1.05
1.01
1.07
2.0
1.03
d D
r
F F
Oblici i koncentracija napona
Oblici sa spoljanjim ljebovima
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
116/237
116vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
117/237
117vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
ljeb za Zenerov prsten
Urez sa nagunutim stranama
Primjer
Oblici i koncentracija napona
Vratilo na slici je izloeno momentu savijanja M1, u presjeku i M2=1.1M1 u presjeku II. Na inajve e stvarne napone u zadatim presjecima, ako je dato: M1= kN, I = 10 mm, II = 8 mm.
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
118/237
118vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Na i stepen sigurnosti u oba presjeka, ako je vratilo izloeno naizmjeni nom savijanju i jednosmjerno promjenljivom momentu uvijanja sa Tmax=1000 Nm.
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
I = 10 mm, II = 8 mm.
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
119/237
119vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
k
1.20
1.50
1.12
1.02
D/d=
1.05
1.01
1.07
1.03
d D
r
M s M s
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
r/d
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
k
1.10
1.20
1.50
2.0
1.05
1.02
D/d= 6
1.03
1.01
3.0
d D
r
M s M s
Oblici i koncentracija napona
Oblici sa otvorima
3h
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
120/237
120vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
d/B
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
k
d
B F F
h
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
121/237
121vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija napona
Ostali oblici
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
122/237
122vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
123/237
123vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
124/237
124vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Oblici i koncentracija napona
a)
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
125/237
125vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
b) c)
d)
Viestruka koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
126/237
126vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Viestruka koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
127/237
127vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Viestruka koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
128/237
128vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Viestruka koncentracija naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
129/237
129vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Redukcija koncentracije napona
Analogija teenja
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
130/237
130vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Redukcija koncentracije napona
Uzljebljena ploa ili vratilo
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
131/237
131vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Koncentracije napona
Vei radijus
Dodatni ljebovi
Redukcija koncentracije napona
Dodatni ljebovi i njihov oblik
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
132/237
132vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Redukcija koncentracije napona
Ploa ili vratilo sa stepenastim prelazom
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
133/237
133vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Koncentracije napona
Redukcija koncentracije napona
ljeb za klin vratilo izloeno uvijanju
Koncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
134/237
134vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Koncentracije napona
Izbuiti rupe sa obje strane ljeba
Redukcija koncentracije naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
135/237
135vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
a) Samo radijus r
b) Dodatni ljeb c) Dodatni prsten
d) Dodatni (dublji) prsten e) Rastereujui prsten
f) Rastereujui prsten
Redukcija koncentracije naponaKoncentracija napona
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
136/237
136vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Hipoteze o razaranju materijalaNapon i naprezanje
Tenzor napona Tenzor naprezanja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
137/237
137vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Napon i naprezanje
Glavni naponi
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
138/237
138vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
139/237
Napon i naprezanje
Glavni normalni naponi 2D slu aj
(*)
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
140/237
140vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Napon i naprezanje
Mohrov krug
Rjeenje jednaine (*) Grafika (2D i 3D) reprezentacija naponskog stanja u taki
P j ik g j j
(*)
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
141/237
141vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Provjera numerikog rjeenja
Poznato - x, y, x,y
xy
x,y
x,y 2
1
12
2
3
13
23
Napon i naprezanje
jednoosno zatezanje
isto smicanje (uvijanje)
Mohrov krug
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
142/237
142vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
1
12
2
3 x
13
1
13
3
12
2
23
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Mjera duktilnosti tendencija materijala da se znatno deformie prije loma-otkaza usvaja
se da je materijal duktilan ako se prije loma deformie vie od 5% (veina metala sedeformiu vie od 10%)
Krtost odsustvo znatne deformacije prije loma-otkaza
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
143/237
143vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
ta je otkaz?
Dio se deformie i vie ne moe da ispunjava funkciju
Dio pukne
duktilan krt
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
144/237
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Hipoteza deformacionog rada (von Mises-Hencky )
Ukupna energija naprezanja
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
145/237
145vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Hidrostatiko optereenje
x = y = z = const Mohrov krug je taka, sa tangencijalnim naponima jednakim nuli
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
146/237
146vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Komponente energije naprezanja
g j , g j p j
Ogromne koliine energije naprezanja se mogu predati materijalu pod hidrostatikim optereenjem nema promjene oblika!!!
usljed deformacionog rada (tangencijalni naponi) mijenja se oblik
usljed hidrostatikog optereenja (normalni naponi) mijenja se zapremina
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
147/237
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Energija deformacije
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
148/237
148vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
3D sluaj
2D sluaj
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
149/237
149vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
2D elipsa teorije deformacionog rada
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
150/237
150vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
3D podru je otkaza teorije deformacionog rada
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
151/237
151vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
3D podru je otkaza teorije deformacionog rada
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
152/237
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Von Misesov ekvivalentni napon
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
153/237
153vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
isto smicanje
13
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
154/237
154vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Eksperimenti i teorija deformacionog rada pokazuju da otkaz duktilnih materijalaizloenih stati kom optere enju nastaje usljed tangencijalnih napona, pa teorijapredstavlja najbolju hipotezu u predvi anju otkaza duktilnih materijala izloenihstati kom optere enju, a koji imaju podjednake vrsto e na pritisak i zatezanje.
13
12
2
23
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
155/237
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
156/237
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
157/237
157vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
3D podru je otkaza za teoriju najveeg tangencijalnog napona
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Teorija maksimalnog normalnog napona
Otkaz se deava kada maksimalan normalni napon pre e neko ograni enje (naponte enja ili vrsto u)
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
158/237
158vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorija najveeg normalnog napona (netana zaduktilne materijale u 2. i 3. kvadrantu)
Nesigurna teorija za duktilnematerijale
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Poreenje eksperimentalnih podataka i hipoteza o razaranju
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
159/237
159vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Eksperimentalni podaci za testove na zatezanje za tri hipoteze razaranja
I hipoteza deformacionog rada imaksimalnog tangencijalnog napona suprihvatljive u slu aju stati kogoptere enja duktilnih, homogenih,izotropskih materijala, ije vrsto e nazatezanje i pritisak imaju jednakuvrijednost
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
160/237
Coulomb-Mohrova teorija
Adaptacija hipoteze maksimalnog normalnog napona
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
161/237
161vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Coulomb-Mohrova, modifikovana Mohrova i teorija najveih normalnih napona za nejednake materijale
ModifikovanaCoulomb-Mohrova teorija
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
162/237
162vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Podaci za biaksialni test na sivom livu
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
163/237
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
164/237
164vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Primjer 1
Odrediti stepen sigurnosti ipke na slici ako je:
1) ipka izraena od aluminijuma sa granicom teenja od2) ipka izraena od sivog liva sauz= 360 MPa ,uc= 1130 Mpa
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
165/237
165vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Podaci:l= 150 mm,a= 200 mm,d = 40 mm, F= 4500 N
Mehanika loma - osnove
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
166/237
166vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Koncentracija napona na rubu eliptike rupe u ploi
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Teorija mehanike loma
Pretpostavlja prisustvo pukotine
U sluaju da je zona teenja oko vrha pukotine malena u odnosu na dimenzije,koristi se linearno-elastina mehanika (LEFM) pretpostavlja se da se maqteirjal
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
167/237
167vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
ponaa po Hookovom zakonu U sluaju da se javlja znatna plastina deformacija oko vrha pukotine, koriste se
komplikovaniji pristupi od LEFM
Vrste irenja pukotine
Tip I Tip II Tip III
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Intenzitet napona, K
Hipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
168/237
168vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
169/237
169vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
ravno stanje naprezanja
ravno stanje napona
Teorije o razaranju pri stati kim uslovima
Lomna ilavost, K C
Hipoteze o razaranju materijala
Za K C < K razlikujemo:- stabilnu pukotinu(optereenje je statiko i okolina nekorozivna)
- spororastuu pukotinu(optereenje promjenljivo iokolina nekorozivna)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
170/237
170vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
- brzorastuu pukotinu(okolina je nekorozivna)Za K C K pukotina se iri do loma (brzina irenja moe biti i nekoliko km/s)
Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala
Statiko optereenje(Pretpstavlja se da je materijal
homogen i izotropan)
Nai sile, momentesavijanja i uvijanja
Izraunati napone koji djeluju na svakielement, te glavne napone i najvei
tangencijalni napon
Izraunativon Misesovefektivni naponna osnovu
IzraunatiCoulomb-Mohrovefektivni napon na osnovu
duktilni krti
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
171/237
171vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Nai poprene presjekekoji su najvie optereeni
Nai raspodjelu napona u
poprenim presjecima inai mjesta sa najveimnaponima
Nacrtati naponskeelemente za svaki presjek
od interesa, i napone unjima
glavnih napona glavnih napona
Izabrati materijal i izraunatifaktor sigurnosti uodnosu na
granicu te enja
Izabrati materijal i izraunatifaktor sigurnosti uodnosu na
zateznu vrsto u
Ukoliko je prisutna pukotina, izraunatiintenzitet napona i uporediti ga sa
lomnom ilavosti
Dijagram toka za stati ku analizu
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)
Mehanizmi otkaza pri zamoru
Hipoteze o razaranju materijala
Otkazi pri zamoru uvijek po unju od pukotine (nastale u procesu proizvodnje ili cikli kogo vr avanja oko koncentracije napona) za dinami ki optere ene dijelove iznimno je vano da sedizajniraju kako bi se smanjile koncentracije napona.
k
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
172/237
172vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
- Nastajanje pukotine
- irenje pukotine
- Lom materijala
Faze otkaza pri zamoru
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)
Modeli otkaza usljed zamora
Reimi zamora
Hipoteze o razaranju materijala
- Zamor sa malim brojem promjena (LCF), N < 103
- Zamor sa velikim brojem promjena (HCF), N >103
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
173/237
173vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorija napona ( -N teorija)
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
- Najstarija teorija sa primjenom na HCF- Najta nija za konstantne amplitude optere enja
- Teorija zasnovana na naponu, pa se trai dinami ka izdrljivost ispod koje treba da se
l ikli
i i
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
174/237
174vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
nalaze cikli ni naponi- Onemogu iti nastajanje pukotine
- Najmanje ta na od tri teorije, ali za neke materijale obezbje uje neograni en ivotnivijek
- Rotirajui ureaji
- Automatske proizvodne maine
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
- Usljed teenja u fazi nastajanja pukotine, teorija napona ne moe adekvatno modelirati ovu fazu
- Teorija naprezanja daje prilino tanu slikufaze nastajanja pukotine
- Moe razjasniti i kumulativnu tetu usljed varijacija ciklikih optereenja (npr. prekoraenjaoptereenja)
Teorija naprezanja ( -N teorija)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
175/237
175vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
- Mogu se ukljuiti i efekti puzanja, pa je teorija bolja i za kombinacije dinamikih optereenja idjelovanja temperature
- Najee se primijenjuje za LCF probleme, tj. probleme sa konanim vijekom trajanja, gdje sulokalni naponi dovoljno veliki da izazovu teenje materijala
- Predstavlja najkomplikovaniji od tri modela, i zahtijeva numeriko rjeavanje
- Transportni ureaji (za servisiranje) iako niska optereenja mogu biti u HCF, ona vlisoka suobino u LCF reimu
LEFM teorija
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
- Teorija mehanike loma prua najbolji model za fazu irenja pukotine
- Metoda se koristi za LCF probleme, odnosno probleme sa konanim vijekom trajanja, gdje se znada su naponi dovoljno veliki da izazovu nastanak pukotina
Najkorisniji metod za predvianje preostalog vijeka trajanja napuknutih dijelova
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
176/237
176vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
- Najkorisniji metod za predvianje preostalog vijeka trajanja napuknutih dijelova- Najee se koristi zajedno sa nedestruktivnim metodama u periodikim pregledima
- Proraun se zasniva na tanim veliinama faktora i poetne veliine pukotinea
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
Dinami ka optere enja rotiraju i ure aji
max
a
max
min
a
sr = a
max
min
a
sr
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
177/237
177vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
t
min
sr =0
t t
a) Naizmjenino (eng. fully reversed ) b) poetno istosmjerno (eng.repeated ) c) istosmjerno (eng. fluctuating )
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
Dinami ka optere enja opti slu aj
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
178/237
178vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
a
Dinami ka optere enja utjecaj srednjeg napona
Naizmjenino
( sr =0)
Istosmjerno
( sr 0)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
179/237
179vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
N10 3 108
sr pritisak sr = 0 sr zatezanje Kategorija IVKategorija III
Kategorija IIKategorija I
( 0) ( 0)
Jednoosni naponi
Vieosni naponi
Utjecaj srednjeg napona Kategorije dizajniranja
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
180/237
a N
prema ReH
E F
D
C
Y Z
X linija optere enja Q
a
a N
prema ReH
E F
D
C
Y Z
X linija optere enja
P
a
Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala
Dinami ka optere enja linije otkaza
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
181/237
181vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
sr ReH RmO
X sr sr ReH Rm
O X
sr
a
sr ReH Rm
N prema ReH
O
E F
D
C
Y Z
X linija optere enja
R
a
sr sr ReH Rm
N prema ReH
O
E F
D
C
Y Z
X
linija optere enja
S
S'
a
sr
a) a=const, sr const b) a const, sr =const
a) a / sr =const b) a const, sr const
Povrinska ote enjaHipoteze o razaranju materijala
Vrste habanja.
- Adhezivno usljed kontakta povrina materijali tee da prodru jedan u drugi usljed privanih silaizmeu atoma na povrini dva materijala (eng.adhere ). Kada materijal prodre u drugi dolazi dotroenja. Pojam (ne)kompatibilnosti materijala u kontaktu.
- Abrazivno nastaje usljed klizanja tvrdog i grubog materijala po mekanom, ili usljed tvrdihestica koje se nalaze izmeu dvije povrine koje klize jedna u odnosu na drugu, priemu je barjedna mekanija odestica. Abrazija je proces otklanjanja materijala priemu dolazi do gubitka
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
182/237
182vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
jedna mekanija odestica. Abrazija je proces otklanjanja materijala priemu dolazi do gubitkamase na povrini.
- Erozivno -
- Korozivno dolazi do mehanikog diskontinuiteta povrinskog sloja usljed klizanja ili kotrljanjadva tijela; kontakt prekida oksidni (ili neki drugi) filmime se novi materijal izlae koroziji
- Povrinski zamor deava se kada su dvije povrine u kontaktu uistom kotrljanju (ili sa malimueem klizanja). Naponi usljed kontakta.
Dizajniranje zavarenih spojeva IMP, 157-169 str.; Vitas II, 79-93, 113-114Osnovni pojmovi, oblici, vrste zavarenih spojeva
Zavarivanje proces (nerastavljivog) spajanja dva ili vie metala (ili drugih meterijala), topei oba materijala.
Najee se koristi za izradu konstrukcija od standardnih profila i limova, kao :
Nosei elementi konstrukcije (stubovi, grede, reetke)
Dijelovi od lima (sudovi pod pritiskom, rezervoari, cjevovodi)
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
183/237
183vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
j ( p p , , j ) Zavareni elementi maina (postolja maina, oslonci, tijela obrtnih dijelova)
Postupci zavarivanja se dijele na :
Zavarivanje topljenjem topljenjem materijala na mjestu spoja uz dodavanje dodatnogmaterijala ili bez njega (gasno zavarivanje, elektroluno zavarivanje, zavarivanje pod troskom,zavarivanjem laserom, ...)
Zavarivanje pritiskom ostvaruje se omekavanjem materijala na mjestu spoja i djejstvom pritiska ili udarca (elektrootporno zavarivanje, zavarivanje trenjem, zavarivanje ultrazvukom, ...)
Osnovni pojmovi, oblici, vrste zavarenih spojeva
Elementi zavarenog spoja
zavar
osnovni materijal
Dizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
184/237
184vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
av
zavareni spoj
Zavareni spoj spojeni dijelovi zajedno sa nanesenim materijalom
av nanijeti materijal
Zavar jedan sloj nanesenog materijala
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
185/237
Naponsko stanje u zavarenom spoju
z zdoz z
F A
=
Uproteni proraun naponskog stanja zavarenog spoja
F
F
Dizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
186/237
186vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
2
z z
z
A L
L L
=
=
LF F
Stvarni raspored napona u zavarenom spoju
1-121
2-2
Naponsko stanje u zavarenom spojuDizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
187/237
187vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
21
Naponsko stanje u zavarenom spoju
Nominalni naponi u zavarenom spoju
F
FMx Mx a
z
z
F
AL
=
Su eoni spoj
Dizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
188/237
188vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
L
F F
MyMy
2
2
2
6
6
z z
z
y x
z
x y
z
L
L L
M
L a
M
aL
= =
=
=
Naponsko stanje u zavarenom spojuNaponsko stanje u zavarenom spoju
Nominalni naponi u zavarenom spoju
Ugaoni zavareni spoj kruni spoj
at2 2
4(1 ) z s
F F A d = =
Dizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
189/237
189vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID
F
M d
d
= d / d sd s = d +2a
3 4
3 4
( )
32
(1 )
16(1 )
s s
t t s
p s
M M
W d
T T W d
= =
= =
Naponsko stanje u zavarenom spoju
Nominalni naponi u zavarenom spoju
Ugaoni zavareni spoj kompleksan presjek
aF F
Dizajniranje zavarenih spojeva
8/11/2019 Masinski Elementi primeri
1