MEHANIKA I ELEMENTI KONSTRUKCIJA – PITANJA ZA USMENI

Uvod

Zadatak MEHANIKE je proučavanje zakona gibanja i proučavanje

općih načela međusobnih djelovanja materijalnih tijela.

STATIKA – se bavi slaganjem sila i proučavanjem ravnoteže krutih

tijela pod djelovanjem sila.

KINEMATIKA – proučava gibanje tijela, ne uzimajući u obzir uzroke

tog gibanja kao ni masu tijela.

DINAMIKA – proučava međusobne odnose gibanja tijela kao i uzroke

što ta gibanja izazivaju.

1. STATIKA KRUTIH TIJELA

KRUTO TIJELO – jest tijelo čiji dijelovi ili njegove čestice zadržavaju

uvijek isti međusobni položaj. Realna tijela su deformabilna. Elementi

konstrukcija su čvrsta (deformabilna) tijela.

SLOBODNO TIJELO – je ono tijelo koje nije neposredno vezano za

druga tijela i koje može zauzeti bilo koji položaj u prostoru.

SILA – je veličina što definira međusobno djelovanje materijalnih

tijela.

OSNOVNI ZAKONI DINAMIKE

- za dublje razumijevanje statike potrebno je poznavanje

osnovnih zakona dinamike koji se nazivaju I Newtonovim zakonima.

PRVI ZAKON

Ako je ukupna sila što djeluje na tijelo jednaka nuli, tijelo koje

miruje ostaje na miru, a tijelo koje se giba nastavlja jednolikim

gibanjem po pravcu.

DRUGI ZAKON

Ako stalna sila iznosa F djeluje na tijelo mase m, tada tijelo ima

stalnu akceleraciju iznosa

TREĆI ZAKON

Ako prvo tijelo dijeluje na drugo nekom silom , onda drugo

tijelo djeluje na prvo silom , koja ima isti iznos ali suprotni smjer,

tj.

AKSIOMI STATIKE

AKSIOM 1

Slobodno kruto tijelo je pod djelovanjem dviju sila

uravnoteživo ako su te dvije sile na istom pravcu i ako su jednake po

veličini a usmjerene suprotno.

AKSIOM 2

Stanje gibanja ili ravnoteže krutog tijela neće se promjeniti

ukoliko tijelu dodamo ili oduzmemo uravnotežen sustav sila.

AKSIOM 3

Rezultanta dviju sila što djeluju u istoj točki krutog tijela

određuje se po zakonu paralelograma sila.

AKSIOM 4

Dva tijela djeluju jedno na drugo silama istih iznosa (duž istog

pravca), a suprotnih smjerova – treći Newtonov zakon.

AKSIOM 5

Ako deformabilno tijelo pod djelovanjem sila zauzme

deformirani ravnotežni položaj, ravnoteža se neće narušiti ako se

deformirano tijelo promatra kao idealno kruto.

AKSIOM O VEZAMA

Svako vezano (ne slobodno) tijelo može se promatrati kao

slobodno ako veze uklonimo i njihov utjecaj zamjenimo djelovanjem

reakcija veza

SILE U RAVNINI

Prema međusobnom položaju sile u ravnini mogu biti :

- kolinearne

- konkurentne

- paralelne

-općenito raspoređene

STATIČKI MOMENT SILE

Statički moment sile oko neke točke jednak je umnošku kraka

sile i apsolutne vrijednosti sile.

SPREG SILA

Spreg sile čine dvije, po veličini jednake nekolinearne i

suprotno usmjerene sile. Djeluje li spreg na krutu ploču, on nastoji

izazvati samo njezinu rotaciju (bez translacije).

VARINGNONOV POUČAK

Moment rezultante jednak je zbroju momenata njezinih

komponenata (računatih za odabranu točku).

Dokaz

Riječ je o konkurentno – komplanarnim silama čije linije

djelovanja prolaze točkama A, a moment tih sila računat će se u

odnosu na točku B.

KOMPONENTE UNUTARNJIH SILA

A) UZDUŽNA sila N u nekom presjeku štapa jednaka je po

apsolutnoj vrijednosti algebarskome zbroju uzdužnih

komponenata svih vanjskih sila koje djeluju s jedne

strane presjeka.

B) POPREČNA sila u nekom presjeku štapa jednaka je po

apsolutnoj vrijednosti algebarskome zbroju poprečnih

y – komponenata svih vanjskih sila s jedne strane

presjeka.

C) MOMENT SAVIJANJA jednak je po apsolutnoj

vrijednosti algebarskom zbroju momenata svih vanjskih

sila (i spregova) što djeluju s jedne strane presjeka.

Momenti se računaju s obzirom na os y što prolazi

težištem presjeka.

D) MOMENT UVIJANJA u nekom presjeku štapa jednak

je po apsolutnoj vrijednosti algebarskom zbroju

momenata svih sila koje djeluju s jedne strane. Momenti

se računaju s obzirom na os x koja prolazi težištem

presjeka.

2. NAUKA O ČVRSTOĆI

- Čvrstoča konstrukcije je sposobnost prenošenja opterečenja

bez loma, trajnih plastičnih deformacija ili pukotina.

- Krutost konstrukcije je otpornost konstrukcije na deformiranje.

Konstrukcija koja se pod opterečenjem više deformira jest

konstrukcija manje krutosti.

- Elastična stabilnost konstrukcije jest sposobnost zadržavanja

početnog ravnotežnog oblika.

- Duljinska deformacija jest relativna promjena duljine i pozitivna

je ako se promatrana dužina produljuje, a u suprotnom jest

negativna.

- Kutna deformacija definira se kao promjena prvobitnog

pravoga kuta.

- Izotropna tijela imaju elastična ili neka druga svojstva u svim

smjerovima ista.

- Anizotropna tijela su tijela čija svojstva ovise o smjeru.

- Naprezanje je unutarnja sila podjeljena površinom na koju

djeluje.

ZADACI NAUKE O ČVRSTOČI

1. Dimenzioniranje. Treba odrediti dimenzije konstrukcije ako je

zadano opterečenje, oblik i materijal kod kojeg će se

konstrukcija izraditi i to tako da se zadovolje uvjeti čvrstoče

krutosti i stabilnosti.

2. Odrediti raspored naprezanja i deformacija na temelju zadanih

dimenzija i opterećenja i nakon toga odabrati materijal

potrebne čvrstoče i ostalih mehaničkih i elastičnih svojstava.

3. Odrediti dopušteno opterečenje neke izvedene konstrukcije.

OVISNOST NAPREZANJA I DEFORMACIJA

Pri malim deformacijama postoji ovisnost između

naprezanja i uzdužnog produljenja ε u obliku

Gornji izraz predstavlja HOOK-ov ZAKON

- prilikom aksijalnog opterečenja nekog štapa, jednoliko

opterečenog na rastezanje, javlja se uzdužno produljenje i

poprečno suženje

STEINEROVO PRAVILO

Govori o promjeni momenata tromosti pri translaciji

koordinatnog sustava.

3. ELEMENTI KONSTRUKCIJA

ZAVARENI SPOJEVI

- zavareni spoj je spoj dva djela pod utjecajem topline trećeg

djela kojeg zovemo elektroda

- svi materijali moraju biti približno jednakog kemijskog sastava

- primjenjuju se u konstrukcijama od čelika, bakra, aluminija,

polimernih materijala itd.

- kvaliteta izvedbe zavarenog spoja ovisi o osposobljenosti

zavarivača i o materijalu za popunu zavarenog spoja

- zavareni spoj može biti:

elektroda

Elektrolučno zavarivanje

a) Kutni

b) Čeoni

c) Preklopni

Faktor zavarivanja iznosi :

- za čeone spojeve 0,65 – 0,9

- za kutne spojeve 0,6 – 0,7

- za preklopne 0,6

LEMLJENI SPOJEVI

Lemljenje je spajanje metalnih materijala pomoču rastaljenog

dodatnog materijala – lema. Razlikujemo meko lemljenje (lem se tali

na temperaturi manjoj od C) i tvrdo lemljenje (talište lema više

je od C ).

LIJEPLJENI SPOJEVI

- Spadaju u neraskidive veze

- Lijepljenje je postupak spajanja materijala pomoću tankog sloja

ljepila.

- Dobre strane ovog postupka jesu: jednoličan raspored

naprezanja u spoju, spoj ne mijenja elemente koje spajamo,

nepropustan je za plin i tekućine te ne utječe na magnetska

svojstva.

KLINOVI I ZATICI

- Povezuju elemente konstrukcije na način da se spomenuti

elementi mogu lako razdvojiti bez oštečenja bilo kojeg

elementa u vezi.

- Klinovi se dijele na : uzdužne i poprečne

- Uzdužni klinovi mogu biti s nagibom s jedne strane i bez nagiba

- Poprečni imaju nagib s jedne ili s dvije strane.

SPOJKE

- Spojke su elementi što služe za spajanje u jednu cjelinu dvaju

vratila ili spajanje vratila sa zubčanicima.

- VRSTE : krute, elastične i specijalne

VIJCI

- Vijci spadaju u rastavljive veze.

b

d

M

F

A

- Vijci u sklopu s maticom pretvaraju kružno u pravocrtno

gibanje.

- Prema profilu navoja razlikujemo : metrični navoj, trapezni

navoj i cijevni navoj.

F F

OPRUGE

- Elastično povezuju elemente konstrukcija i funkcioniraju tako

da mehanički rad pretvaraju u potencijalnu energiju i obratno

- Opruge se primjenjuju za : prigušenje udara, akumuliranje

energije, mjerenje sile i regulaciju gibanja.

OSOVINE I VRATILA

55 - WÜTNOVORT- COLNI 1

60 - METRIČKI NAVOJ

- Osovine su elementi koji služe kao nosači drugih elemenata, ne

prenose snagu pa je njihov materijal izložen uglavnom

savijanju.

- Vratila za razliku od osovina prenose snagu, materijal vratila

izložen je stoga savijanju i uvijanju.

MEHANIČKI PRIJENOSNICI

- mehanički prijenosnici su sklopovi koji služe za prijenos gibanja

i okretnog momenta s jednog elementa na drugi.

- VRSTE : remenski prijenos, tarni prijenos, zupčanički prijenos

DINAMIKA ELEKTROMOTORNIH POGONA (EMP)

REDUKTOR EM

OSNOVNI DIJELOVI :

- ELEKTROMOTOR

- SPOJNI ELEMENTI (spojke, remenice, zupčanici, tarenice)

- PRIKLJUČNI I UPRAVLJAČKI ELEMENTI (reduktor, upravljački

pult. itd. )

- RADNI STROJ

Postoje tri moguća slučaja:

1.

- brzina vrtnje raste i moment ubrzanja ubrzava EMP

2.

- brzina vrtnje je konstantna

- stacionarno stanje EMP

3.

- brzina vrtnje opada

- U radu EMP pojavljuju se veličine različitog porijekla

1. MEHANIČKE (sile, momenti, brzine, ubrzanja,...)

2. ELEKTRIČNE (struja, napon, otpor, cosρ,...)

3. TOPLINSKE

4. MAGNETSKE

- Najvažnija mehanička veličina EMP je zamahni moment

;

ZAMAHNI MOMENT