25 (Osovinice i Opruge)

Osovinice i opruge _________________________________________________________________________________________________________

1-25Poglavlje 25

P oglavlj e 2 52 5

O S O V IN ICE I O P R U GE

Kompjutersko crtanje i konstruisanje _________________________________________________________________________________________________________

2-25

u Spojevi sa ~ivijama i osovinicama – svornjacima

ivije su ma{inski delovi ~ija je funkcija sli~na funkciji klinova. Veze sa ~ivijom se primenjuju na onim mestima gde je potrebno ostvariti jednostavnu i retko

rastavljivu vezu. Sluè za spajanje i osiguranje veze kao i u~vr{}ivanje, centriranje, fiksiranje ili zatvaranje. Dimenzije i oblici ~ivija propisane su standardima. Po obliku, ~ivije se dele, na cilindri~ne, blago konusne ili zase~ene. Mogu se ugra|ivati uzdu`no, popre~no ili koso u odnosu na osu spojenih ma{inskih delova. Cilindri~ne ~ivije se mogu osigurati ~vrstim naleganjem koje se dobija izborom odgovaraju}e tolerancije otvora. Od cilindri~nih ~ivija razlikuju se pune, {uplje i elasti~ne. Konusne ~ivije sluè za veoma sigurno u~vr{}enje. Zase~ene ~ivije {tede skupo razvrtanje otvora (ili rupe) za cilindri~ne ~ivije sa preciznom izradom rupe. Uobi~ajeni materijali ~ivija su: ^ 1735, DIN St50, C35Ms60Pb, AlCuMgPbF 38 i sl. Svornjaci ili osovinice su cilindri~ni oblici sa punom ili {upljom konfiguracijom. Omogu}uju ostvarivanje zglobno-kliznih spojeva. Mogu se izra|ivati bez glave, sa glavom ili sa navojem. Obi~no se za onemogu}avanje nekontrolisanog ispadanja osovinica, osiguranje vr{i rascepkama, usko~nicima ili sigurnosnim plo~icama. Izra|uju se naj~e{}e u podru~ju tolerancije h11, a otvori ve} prema potrebnom zazoru D9, D11, C11, B12 ili A11 [13]. Primenjuju se kod vezivanja klipa i klipnja~e, za spajanje delova polu`nih mehanizama, ~lanaka strela gra|evinskih ma{ina, dizalica, zglobno vezanih hidrauli~nih cilindara i sl. [3]. Osovinice i ~ivije se po geometriji bitno ne razlikuju. Razli~ita je samo funkcija koju jedna u odnosu na drugu ostvaruju. êlici od kojih se izra|uju osovinice su: npr. ^ 0370, ^ 0545 ,..., ^ 0745 ili sivi, temper i ~eli~ni liv. Oblici ~ivija i osovinica mogu se videti u grafi~kom katalogu na sl. 25.19. u Opruge – karakteristike i funkcija Osnovna funkcija opruga je da elasti~no spoje dva dela. Pored toga, njome se omogu}uje amortizacija nepoèljnih sila, vra}anje ventilnih ili upravlja~kih poluga, prigu{enja udara, merenja linearnog intenziteta sila i sl. Postoji veliki broj razli~itih konstruktivnih re{enja opruga. Po funkciji i obliku razlikujemo opruge izloène savijanju: lisnate, zavojne, gibnjevne i spiralne. Opruge izloène uvijanju su: zavojne (cilindri~ne i koni~ne). Prema smeru sile dele se na pritisne i istezne. Opruge izloène sloènom naprezanju su plo~aste (tanjiraste) i prstenaste. Gumeni elasti~ni elementi pogodni su za spajanje delova izloènih vibracijama. Zbog visoke apsorpcije energije ovi vidovi opruga koriste se i u gra|evinarstvu [65]. Svojstva opruga ocenjujemo prema njihovoj mehani~koj karakteristici. Ona prikazuje zavisnost puta od sile u opruzi (date na sl. 25.25). Ove funkcije puta i sile mogu biti linearne i nelinearne. Uobi~ajeni materijali za opruge su: ~elici pogodni za kaljenje, hrom ~elici, silicijumski, silicijum-mangan, hrom-vanadijum i ner|aju}i ~elici. Pored toga, koriste se legure obojenih metala. Velike ~vrsto}e materijala za opruge postiù se ~elicima ^ 4830, ^ 4230, ^ 2134, DIN 50SrV4 i sl. omogu}avaju}i visoka naprezanja u eksploataciji. Opruge mogu biti relativno malih dimenzija i dugo optere}ene. Prora~un opruga zahteva posebnu metodologiju.

^


3-25Poglavlje 25

& Referentni pojmovnik: osovinice i opruge Extension spring – Isteù}a opruga. Fasteners – Pri~vr{}iva~i. Cylindrical pin – Tanka cilindri~na ~ivija. Slotted spring – Osovina sa prorezom. Helix direction – Zavojnica – pravac zavojnice. Topical length – Trenutno aktuelna duìna. Total number of coils – Ukupan broj zavojaka. Outer diameter – Spoljni pre~nik opruge. Wire diameter – Debljina ìce opruge. Location – Lokacija (pozicija) opruge. Pin – îvija (osovinica). Pin connection – Spoj ~ivijom. Clutch spring – Opruga kva~ila. Valve spring – Opruga ventila. Spring application – Opru`no pritiskivanje. Pressure spring – Opruga za pritiskivanje. Spring governer – Opru`ni regulator. Headless bolt – Osovinica bez glave. u Opcione komande: izbor i uno{enje osovinica

p Meni: Content m Fasteners m Cylindrical Pins... m Select a Cylindrical Pin p Paleta alata: AM:Content m Springs m ... p Komandna linija: amcylpin2d.

u Opcione komande: izbor i uno{enje opruga

p Meni: Content m Springs m Compresion... (Extension...) (Torsion...) (Belleville...) p Paleta alata: AM:Content m Springs m ... p Komandna linija: amext2d.

E Algoritam: primena metode uno{enja osovinica i opruge ª Primer: Na nekompletnom crteù Mehanizma sa oprugom, prema sl. 25.1, uneti standardne osovinice i postaviti oprugu izme|u njih. 1 . Priprema objekta za primenu postupaka izbora dimenzija.

p Otvoriti fajl PROTOTIP\ OSOVINICE.dwg (sl. 25.1). p Sa statusne linije uspostaviti reìme LWT i OSNAP sa ni{anima tipa: Intersection i

Perpendicular. p Podesiti crnu boju radne povr{ine, postupcima iz menija: Assist m Options... m

kartica Display m Colors... m lista Colors: m Black m Apply & Close m OK.


4-25

Sl. 25.1 Delovi koje treba spojiti osovinicom i oprugom (OSOVINICE.dwg) 2. Uno{enje prve osovinice u vertikalnom poloàju.

p Aktivirati komandu AMCYLPIN2D (Cylindrical Pins) ~ime se otvara dijalog Select a Cylindrical Pin.

p Iz teku}eg dijaloga izabrati osovinicu sa `lebom prema standardu DIN 1469 C (sl. 25.2).

Sl. 25.2 Dijalog Select a Cylindrical Pin


5-25Poglavlje 25

p Zatim, izabrati pogled Front View (sl. 25.3).

Sl. 25.3 Izbor pogleda za izabranu osovinicu

p Na zahtev Specify insertion point: ni{anom Intersection definisati ta~ku 1 (sl. 25.4a) ili ru~nim unosom koordinata 170,200 (↵).

p Na zahtev Specify rotation angle <0> uneti vrednost 90 (↵). p Iz dijaloga DIN 1469 C – Nominal Diameter izabrati pre~nik 20 mm i izvr{iti Finish

(sl. 25.4b)

Sl. 25.4 Ozna~avanje ta~ke uno{enja osovinice –a) i dijalog za izbor njene duìne –b)

p Na zahtev Drag size: pomeriti pointer na dole do poruke size: C – 20 x 110, kao na sl. 25.5a.

p Kliknuti levim tasterom mi{a i osovinica je une{ena i predstavljena kao na sl. 25.6.

a) b)

a) b)

*


6-25

Sl. 25.5 Faze uno{enja osovinice u vertikalnom poloàju

Sl. 25.6 Insertovana osovinice

3. Insertovanje druge osovinice u horizontalnom poloàju.

p Aktivirati ponovo komandu AMCYLPIN2D (Cylindrical Pins) ~ime se otvara dijalog Select a Cylindrical Pin. Ovaj postupak se moè realizovati desnim klikom tastera mi{a i regeneracijom prethodne komande, iz pomo}nog menija.

p Po{to je u pitanju isti tip osovinice, izabrati samo novi pogled Side View i izvr{iti uno{enje crteà posredstvom Intersection-a u ta~ki 2 preseka linija (sl. 25.8a).

p Na zahtev Specify rotation angle <0> potvrditi (↵).

Sl. 25.7 Izbor pogleda za izabranu osovinicu

b) a)

*

a) b)


7-25Poglavlje 25

p Iz dijaloga DIN 1469 C – Nominal Diameter izabrati pre~nik 20 mm i izvr{iti Next>. Sl. 25.8 Ta~ka uno{enja osovinice –a) i izbor njene debljine –b)

p U dijalogu DIN 1469 C – Length Selection izabrati duìnu 70 mm i izvr{iti Finish (sl. 25.9a).

p Uno{enje crteà osovinice je predstavljena na sl. 25.10.

Sl. 25.9 Izbor duìne osovinice –a) i njeno uno{enje u horizontalnom poloàju –b) Sl. 25.10 Insertovana osovinica

*

a) b)

*

a) b)

b) a)

*


8-25

4. Postavljanje opruge izme|u osovinica.

p Aktivirati komandu AMEX2D (Extension Springs) ~ime se otvara dijalog Select a Extension Spring.

p U kartici Buttons izabrati opciju Only Draw (sl. 25.11). Sl. 25.11 Dijalog Select a Extension Spring

p Iz teku}eg dijaloga izabrati pogled Front View (sl. 25.12b).

Sl. 25.12 Izbor pogleda za izabranu oprugu

p Na zahtev Specify starting point: ni{anom Intersection definisati ta~ku 1 (sl. 25.13). p Na zahtev Specify direction: usmeriti horizontalno ulevo kon~anicu do ta~ke 2 i

nakon Perpendicular (ili Quadrant) vezivanja kliknuti levim tasterom mi{a.

a) b)


9-25Poglavlje 25

Sl. 25.13 Ozna~avanje oslonaca opruge

p Popuniti otvoreni dijalog Extension Springs – Only Draw [mm] sa odgovaraju}im parametrima: d=4 mm, n= 10 i Helix Direction: Left, a zatim izvr{iti Finish (sl. 25.14).

Sl. 25.14 Dijalog Extension Springs – Only Draw [mm]

p Na zahtev Topical Length (79.36 – 294.21) <81.37> uneti vrednost 144 ili ovu duìnu opruge definisati povla~enjem pointera do vrednosti Lx = 144 [mm] (sl. 25.15).

p Nakon uspostavljene duìne od 144 mm kliknuti levim tasterom mi{a.


10-25

Sl. 25.15 Definisanje duìne opruge izme|u dve osovinice

p Po otvaranju dijaloga Extension Spring – Angle of View for Drawing, izabrati tre}i slu~aj vezivanja opruge za dve osovinice. Nakon toga kliknuti na el. taster Next> (sl. 25.16a).

p Na zahtev Select objects: pointerom za izbor (pik-boksom) odabrati bilo koju ta~ku pre~nika desne osovinice (sl. 25.16b) i potvrditi Enter-om.

Sl. 25.16 Faze izbora tipa vezivanja opruge –a) i izbor horizontalne opruge –b)

p Uneti crte` opruge sa osovinicama izgledaju kao na sl. 25.17a.

*

a) b)


11-25Poglavlje 25

Sl. 25.17 Postavljena opruga izme|u dvaju osovinica 5. Prikazivanje opruge u preseku.

p Aktivirati komandu za poseban prikaz parametrizovanog oblika opruge posredstvom menija: Modify m Power Commands m Power View.

p Pik-boksom izdvojiti oprugu u bilo kojoj ta~ki (sl. 25.18a). p Na zahtev: Specify starting point: pointerom odrediti (kliknuti na) jednu ta~ku, van

sklopa, npr. 380,230. p Na zahtev: Specify direction: usmeriti pointer ortogonalno nadole (pod uglom od

270o) i kliknuti levim tasterom mi{a. p Iz liste slojeva isklju~iti sloj konstrukcionih linija AM_CL. p Crte` opruge je une{en sa popre~nim presekom kao na sl. 25.18b. p Sa~uvati crte` u fajlu KONSTRUKCIJE\OSOVINICE.dwg.

¥ Napomena: [iri pregledi teorije konstruisanje i primene opruga mogu se na}i u literaturi [13], [65].

b) a)


12-25

Sl. 25.18 Une{ena opruga izme|u dvaju osovinica –a), ortogonalni pogled opruge sa presekom –b) u Grafi~ki katalog standardnih osovinica Ovaj katalog (sl. 25.19) predstavlja slike osovinica definisane: doma}im, stranim i me|unarodnim standardom ISO. Sl. 25.19 Katalog nekih tipova osovinica na osnovu ISO, ANSI, DIN i JUS standarda

a) b)


13-25Poglavlje 25

u Izbor dimenzija opruga Prora~un dimenzija opruga izvodi se u zavisnosti od funkcije koju ona treba da ima u uslovima eksploatacije. S obzirom da su opruge izloène stati~kim ili, ~e{}e, dinami~kim optere}enjima, va`nost prora~una je velika. Metodologija prora~una je u narednom tekstu data za oprugu izloènu promenljivom optere}enju na pritisak. u Komande za izbor opruge izloène pritisku

p Meni: Content m Springs m Compression... p Paleta alata: AM:Content m Springs m Compression Springs p Komandna linija: amcom2d.

E Algoritam: prora~un opruge ª Primer: Za Kompresioni mehanizam, predstavljen u dva radna poloàja na sl. 25.20, odrediti dimenzije opruge koja }e se postaviti u cilindar i koja }e biti optere}ena radijalnom silom du` ose simetrije, sa predvi|enom duìnom hoda klipa od h= 12 mm. 6 . Priprema za prora~un.

p Otvoriti pripremni fajl PROTOTIP\OPRUGA.dwg (sl. 25.20). p Na statusnoj liniji uspostaviti reìm OSNAP sa ni{anima tipa: Endpoint, Intersection

i Midpoint. p Podesiti crnu boju radne povr{ine, postupcima iz menija: Assist m Options... m

kartica Display m Colors... m lista Colors: m Black m Apply & Close m OK. p Isklju~iti sloj KOTNE.

Sl. 25.20 Mehanizam u dva radna poloàja (OPRUGA.dwg)

a) b)


14-25

2. Postupci prora~unavanja.

p Aktivirati komandu za stvaranje referenci opruga, postupcima iz menija: Content m Springs m Compression... ~ime se otvara dijalog Select Compression Spring (sl. 25.21).

Sl. 25.21 Osnovni dijalog za selekciju opruga Select Compression Spring

p Sa browser-a otvoriti katalog Standards, a zatim i katalog SPEC ® Catalog A (sl. 25.22).

p Po otvaranju dijaloga Select Compression Spring (sl. 25.23a) aktivirati poziciju Front View.

Sl. 25.22 Odabir kataloga opruga u tabu Buttons

p Na zahtev Specify starting point: specificirati uz pomo} Midpoint-a prvu ta~ku 1, a zatim na zahtev Specify direction definisati, uz pomo}, npr. Intersection-a drugu ta~ku 2 (sl. 25.23b).

a) b)


15-25Poglavlje 25

Sl. 25.23 Izbor prikaza opruge –a) i utvr|ivanje maksimalne radne visine opruge u cilindru –b)

p Po otvaranju dijaloga Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm] (sl. 25.24a) iz liste Specification: izabrati opciju 2 Loads, 2 Lengths (dva zatvaranja, dve duìne sa sl. 25.24b), a zatim kliknuti na el. taster Da za definisanje spoljnjeg pre~nika opruge (sl. 25.25).

Sl. 25.24 Aktiviranje komande za spoljni pre~nik opruge –a) osnovni uslovi i ograni~enja kod postavljanja (prora~una) opruga –b)

*

a) b)

b) a)


16-25

p Po otvaranju novog reda Diameter definisati pre~nik Da, numeri~ki – unosom vrednosti, npr. Da<26, ili konstruktorski tako {to }e se kliknuti na polje 0 (sl. 25.25).

p Klikom na ikonice za “ rastezanje” i metodom poteza odrediti (premeriti) maksimalni pre~nik koji moè imati opruga da bi mogla biti postavljena u cilindar.

Sl. 25.25 Formiranje novog reda za izbor spoljnjeg pre~nika opruge

p Na zahtev Specify point for spring diameter: povu}i pointer do lokacije unutra{njeg pre~nika cilindra (npr. do donjeg desnog ugla unutar cilindra, sl. 25.26). Kliknuti levim tasterom mi{a. Time se definisao maksimalno mogu} pre~nik opruge, a to je 26 mm.

p Slede}e pode{avanje odnosi se na visinu = 40 mm opruge (Length L1) po~etno blago sabijene.

p Kliknuti na polje 100 (sl. 25.26b), i nakon pojave i aktiviranja el. tastera za razvla~enje, a na zahtev Specify point for spring length L1: definisati duìnu (Osnap-ima) na osnovu ta~aka 1 i 2 (sl. 25.26a).


17-25Poglavlje 25

Sl. 25.26 Odre|ivanje grani~nog spoljnog pre~nika opruge –a) i iniciranje komande za odre|ivanje najve}e visine opruge u eksploataciji –b)

p Kliknuti na polje 80 reda Lenght L2 (sl. 25.27) za definisanje duìne opruge u sabijenom stanju.

p Aktivirati el. taster pokaziva~a i na zahtev Specify point for spring length L2: definisati visinu klikom na ta~ku 1, a zatim na 2. Time je odre|ena visina L2= 28 mm (sl. 25.28).

p Intenzitet sila F1 i F2 ostaviti po default-u. Sl. 25.27 Iniciranje komande za odre|ivanje najmanje visine opruge u eksploataciji

¥ Napomena: Ukoliko se kasnije èli formirati radioni~ki crte` opruge aktivirati el. taster Settings... i u dijalogu Additional Settings podesiti u listi According to prora~un na osnovu DIN standarda, a zatim zatvoriti ovaj dijalog klikom na el. taster OK.

*

a) b)


18-25

Sl. 25.28 Postupak izbora standarda po kom }e se formirati radioni~ki crte`

Sl. 25.29 Postupak odre|ivanja visine opruge u sabijenom stanju

p Aktivirati el. taster Additional Calculation Settings... nakon ~ega se otvara dijalog Compression Springs – Additional Calculacion [DIN], gde }e se prihvatiti prva (default) od pet ponu|enih opciju modela kompresije opruge. Kliknuti na el. taster OK (sl. 25.30b).

Sl. 25.30 Izbor vrste optere}enja u dijalogu Compression Springs – Additional Calculation [DIN]

*

*

*

a) b)

a) b)


19-25Poglavlje 25

p U teku}em dijalogu izvr{iti Next> (sl. 25.31). p Po otvaranju dijaloga Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A

[mm], kliknuti na el. taster Select All (sl. 25.32), a zatim na el. taster Finish. Sl. 25.31 Dijalog Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm] sa pripremljenim parametrima i konstrukcijskim ograni~enjima

Sl. 25.32 Skup potencijalnih opruga za izbor


20-25

Sl. 25.33 Izbor mogu}ih opruga

p Pomeriti pointer ka levom crteù da bi se videli efekti pode{avanja svih triju mogu}nosti. Izabrati opciju SPEC – 1.6 x 17.6 x 51.5 (d x Da x LO) [mm] (sl. 25.33), i kliknuti levim tasterom mi{a.

Sl. 25.34 Manuelni postupak pode{avanja (odabira) opruge u cilindru –a) do visine L2 = 40 mm –b)

p Spustiti pointer do visine Lx = 40 mm. p Potvrditi Enter-om, na zahtev Topical Lenght (15.72 – 51.5) [Force/Deflection] <40> (↵)

i Select object: (↵). p Time je unet oblik opruge unutar cilindra (sl. 25.35a).

*

*

a) b)

a) b)


21-25Poglavlje 25

3. Formiranje opruge u komprimovanom stanju – projekcija B.

p Iz menija aktivirati opciju kopiranja Modify m Power Commands m Power Copy (ili uneti AMPOWERCOPY ↵).

p Ozna~iti oprugu (Select object:) u prvom cilindru (sl. 25.35a). p Na zahtev Specify starting point: definisati Midpoint-om ta~ku 1, kao sredi{te donje

baze unutar cilindra (sl. 25.35b). p Na zahtev Specify direction: ozna~iti gornju - grani~nu ta~ku 2, i kliknuti levim

tasterom mi{a. Sl. 25.35 Faze izdvajanje projektovane opruge –a) i njeno kopiranje u drugoj projekciji –b)

p Iz menija Modify m Power Commands m Power Edit (ili iz komandne linije: AMPOWEREDIT) izabrati oprugu (sl. 25.36) i po otvaranju dijaloga Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm] kliknuti na el. taster Finish (sl. 25.37).

p Nakon poruke Topical lenght (15.72 - 51.5) [Force/Deflection] <40>: pomeriti pointer do rastojanja Lx= 28 [mm] (sl. 25.38a) i klikniti levim tasterom mi{a (Select rod only closed contours) <Enter=continue>:

p Na zahtev Select objects: izvr{iti (↵) ~ime je unet crte` opruge (sl. 25.38b).

*

a) b)


22-25

Sl. 25.36 Kopirana opruga u drugoj projekciji i njeno selektovanje zbog modifikacije (svo|enje na visinu 28 mm)

Sl. 25.37 Osnovne karakteristike izabrane opruge u dijalogu Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm] sa otvorenom karticom Loads

p Dvoklikom mi{a na oprugu (u bilo kom stanju) mogu se sagledati njene karakteristike u dijalogu Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm], prve kartice (sl. 25.37).


23-25Poglavlje 25

Sl. 25.38 Faze pode{avanja opruge u sabijenom stanju

p Otvoriti karticu Stresses. Sl. 25.39 Prora~unati parametri u polju Stresses

p Otvoriti karticu Other. Sl. 25.40 Prora~unat parametri u polju Other

p Po pregledanju zatvoriti teku}i dijalog el. tasterom Cancel. 4. Formiranje crteà opruge.

p Dvoklikom mi{a na crte` izdvojiti opruge i ponovo otvoriti dijalog Compression Springs – Select from Table SPEC ® Catalog A [mm].

*

a) b)


24-25

p Putem el. tastera Settings... otvoriti dijalog Additional Settings. p U ovom dijalogu u polju Form ozna~iti opciju ) Draw Form Together with Spring m

OK. p Zatvoriti dijalog i izvr{iti umetanje radioni~kog crteà opruge pored dvaju

radioni~kih crteà kompresionog mehanizma (sl. 25.44) na osnovu DIN ili ANSI standarda.

p Snimiti fajl kao OPRUGA.dwg u omotnici KONSTRUKCIJE.

u Torziona opruga

Sl. 25.41 Elementi za prikaz uvojne opruge –a) opruga u funkciji –b) (MEHAN6.dwg)

a)

b)


25-25Poglavlje 25

u Opruga izloèna pritisku

Sl. 25.42 Opruga u funkciji –a) i elementi za prikaz pritiskaju}e opruge–b) (MEHAN4.dwg)

a)

b)


26-25

u Tanjirasta opruga

Sl. 25.43 Elementi za prikaz tanjiraste opruge –a) opruga u funkciji –b) (MEHAN3.dwg)

a)

b)


27-25Poglavlje 25

Sl. 25.44 Crte` opruge sa geometrijskim i mehani~kim karakteristikama na osnovu DIN 2089 standarda (MEHAN3.dwg)

Documents

25 (Osovinice i Opruge)