завртањ

Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу

ОСНОВИ КОНСТРУИСАЊА- Семинарски рад -

Студенти: Предметни наставник:

Име и презиме1, бр. индекса/20x1 Проф. др Ненад Марјановић

Име и презиме2, бр. индекса/20x2

Крагујевац, 2011.

Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу

Студијски програм:машинско инжењерство

Основне академске студије

Предмет: Основи конструисања

Школска 2013./2014. год.

Анализа техничког решења расклопивог завртња

- Семинарски рад из Основа конструисања -

Студенти: Предметни наставник:

Име и презиме1, бр. индекса/20x1 Проф. др Ненад Марјановић

Име и презиме2, бр. индекса/20x2

Крагујевац, 2011.

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Садржај

стр.

Резиме . . . . . . . . . . . . . 1

1. Увод . . . . . . . . . . . . . x

2. Опис техничког решења . . . . . . . . . . . . . x

3. Коментари техничког решења . . . . . . . . . . . . . x

4. Закључци . . . . . . . . . . . . . x

Литература . . . . . . . . . . . . . x

Име и презиме1, бр. индекса/20x1, Име и презиме2, бр. индекса/20x2 1/13


Резиме

У овом семинарском раду описан је патент расклопивог завртња ,са опругом и без опруге, кроз коментаре техничког решења дати су савети за унапређење самог патента и указано је на његове предности и резултате.

Кључне речи: вијак,завртањ, расклопиви

Abstract

In this essay a tehnical solution of clollapsible bolt ,with sprinд and without it , has been described, throuдh the comments of the technical solution some tips for improvinд this patent has been дiven, and its pointed out for some advantaдes and disadvantaдes of patent.

Key words:screw,bolt,collapsible

1. Увод

Захтев за публикацију овог патента поднешен је канцеларији за патента и жигове у САД-у 1961 од стране америчког технолога из Аризоне Bjork W Albin-а, патент је заванично одобрен 1964 године под називом „Collapsible bolt having spring actuated expaning plunger“ са бројем публикације US 3159075 A .

Главни извор литературе за овај рад представља техничко решење овог патента преузето са интернета, као додатна литература коришћени су радни интернет садржаји који се тичу технолошких поступака код израде завртњева за помоћ при одговарању задатих питања коришћена је књига основе конструисања од Ненада Маријановића и Светислва Јовичић.

Овај патент заправо представља један тип расклопивог завртња који се у данашње време често јавља на тржишту.Оно што овај тип завртњева чини другачијим од уобичајних је систем његовом монтирања и скидања, наиме за његово монтирање или скидање није потребан никакав алат једноставним притиском на врх клипа који вири из главе завртња прекидамо везу између завртња и елемента и можемо извадити завртањ.Овај процес је омогућен захваљујући шупљем стаблу завртња које је састављено из два или три сегмента у којој се налази клип који контролише положај сегмената стабла.



Опис техничког решења

Лако расклапајући завртањ , представља завртањ чија је конструкција прилагођена тако да он може бити лако расклопљен (размонтиран, скинут) са места на ком је представљао елемент везе.Труп овог завртња се најчешће састоји из два засебна дела чији су навоји направљени тако да одговарају једна другом (када се ова два дела трупа споје добије се завртањ са правилним навојем ), али пожељно је да се састоји од три дела.Ови сегментни делови трупа се облажу око клипа који је конусног облика.Померањем клипа у једном правцу , закошене конусне ивице гурај сегментне делове радијално од главне осе завртња.На једној страни ових сегментних делова образује се сегментна глава завртња која се налази у „главној“, једноделној, глави завртња.Ова главна глава завртња својом конструкцијом ограничава кретање сегментних глава трупа које се налазе унутар ње.Као додатна помоћ у ограничавању кретања сегментних делова користи се прстен од силиконске гуме отпоран на топлоту.Клип се фиксира у такву позицију тако да његова конусна површина одржава завртањ у склопљеном стању.Да би се завртањ расклопио клип се помера у супротном смеру тако да конусна површина не буде више у могућности да држи овај завртањ у склопљеном стању.

Слика 1.Расклопиви завртањ

На слици 2 виде се сегментне главе трупа 32 на којима се налазе слова А,B и C која се користе за маркирање сегментних глава.Ово маркирање се користи како би се обезбедило да се сегментни делови 14 правилно склопе у смеру казаљке на сату и да тако формирају континуирани правилан навој.

Слика 2.поглед одозго на главу завртња

Склоп клипа 36 , (илустрован је на слици 4) се састоји из два главна дела , самог клипа 16 и опруге 38.Клип је конусног закошеног облика почевши од краја 40 па мало више од места 18 ,за тај закошени део, које се налази у трупу(приказано на



слици 5), на другој страни клип има најмањи пречник 42.Опруга 38 се навлачи преко дршке клипа 48, затим се за дршку клипа трајно учвршћује задржавајућа капа 46, која има улогу да ограничи кретање опруге , ово повезивање се врши на било који од конвенционалних начина.Капа 46 је постављена у такву позицију да , кад се завртањ налази у склопљеној позицији, део коничне површине 44 улази у отвор за клип 18 који се налази на сегментним деловима 14 , а деон коничне закошене површине 50 поменуте задржавајуће капе улази у закошени отвор 26 сегментних делова.Све ово се види на слици 3.

Слика 3.Пресек прве верзије овог завртња

Опруга се налази између површине 20 ,коју образују сегменти делови трупа ,и доње површине 52 задржавајуће капе 46.Сегментни делови формирају отвор за опругу 24.Било да је завртањ у склопљеном или расклопљеном стању отвор 24 мора да буде довољно велики да опруга може да буде у опуштеном стању.

Слика 4.Клип са опругом



Када се завртањ налази у склопљеном стању главе сегментинх делова 32 лабаво належу на површину 54 главне главе завртња 12.Максимална расклопљена позиција сегментних делова је ограничена површином 54 на глави завртња и уз помођ прстена 56.

Слика 5.сегментни део стабла завртња

На слици 6 дат је делимичан пресек друге верзије расклопљивог завртња који може бити монтиран и размонтибар у склопљеној позицији. Труп се опет састоји из три сегмента, међутим у овој изведби патента сегментни делови трупа имају жлебове 62 и 64 направљене да обезбеде место за прстене од силиконске гуме 66 и 68.Функцију коју је обављала опруга ,у главној верзији овог патента, у овој верзији обавља метални клин 70.Метални клин 70 фиксира позицију клина унутар отвора у трупу 18.

Слика 6.друга верзија завртња

Како би се завртањ 10 са слике 6, расклопио довољно је изадити метални клин 70 и притиснути крај клипа 53 на доле.Када се конична површина 44 помери и остави простора за зидове трупа 18 , и конична површина 50 остави простора за закошене површине 26, прстенови 66 и 68 приморавају сегментне делове трупа да се помере ка оси завртња и држе их у тој позицији.Завртањ сад лако може бити уклоњен из навртке или отвора са навојем.

На слици 7 је приказана најпожељнија варијанта овог патента, завртањ се такође састоји од главе завртња 112, сегментних делова трупа 114 и металног клина 170.Пожељно је да труп буде састављен из три сегментна дела.У овој верзији клип је



конусан скоро целом дужином од своје доње површине 140 па све до цилиндричног дела 158.Цилиндрични део клипа има избушен рупу у себи кроз коју треба да прође метални клин 176.Улога металног клина је иста као у претходној верзији патента, а то је да уз помоћ клина одржава завртањ у склопљеној позицији.У овој верзији закошена површина клипа 144 држи завртањ у склопљеној позицији, ако би се метални клин уклонио и врх клипа гурнуо на доле сегментни делови би се скупили уз помоћ гумених прстенова 166 и 168 и завртањ може бити извађен из отвора или навртке.

Слика 7.завртањ у расклопљеном стању Слика 8. Завртањ у склопљеном стању

На слици 9 приказанао је да уместо коришћења металног клина 170, на крајњем делу клипа 158 може бити урађен навој тако да се на њега може ставити навртка 190.При коришђењу навртке може доћи до проблема да се клип не може довољно померити (слика 9а), попуштањем (одвијањем) навртке, па се навртка мора комплетно уклонити и по потреби начукати горњи део клипа (слика 9б) како би се завртањ могао одстранити без оштећења.

Слика 9. завртањ са а) навртком монтирано b) одшављеном навртком c)скинутом навртком



Коментари техничког решења

1.Функционалност конструкције,

Функција расклопивог завртња је да обезбеди растављиви спојеве између два или више елемената.Оно што чини овај завртањ другачијим, и повећава његову функционалност , је његова могућност брзог монтирања и вађења из отвора или навртке без процеса одвијања и завијања.

2.Технологичност конструкције,

Прва фаза у производњи ових завртњева је сечење профилних челичних шипки на жељену дужину, профил челичне шипке мора одговарати профилу сегмента завртња, затим се методом зоплотног заваривања на један крај додаје сегментна глава завртња, следећа операција која се врши је бушење ових профила како би се добио жељени облик, у финалној фази процеса израде стабла завртња 2 или три сегмента се спајају тако да образују цилиндричну површ на којој се потом врши урезивање навоја или на стругу или на глодалици.Клип се може израдити поступок ливењем у одговарајућим калупима па се накнадно може додатно механички обрадити.

3.Тржишност конструкције,

Код процене тржишности ов конструкције треба имати у виду да се ипак ради о патенту из 1961. године.У то време је са лакоћом могао наћи своје место на тржишту јел није било толико завртња сличне конструкције.Данас на тржишту постоје разне врсте завртња које могу постављати и скидати без употребе алата.Како би овај производ опет нашао своје место на тржишту требало би да се поради на оптимизацији саме конструкције.

4.Употребљивост констукције,

Овај завртањ као и сваки други употребљава се како би обезбеди растављиву везу између неких елемената.Његова употребљивост се драстично повећава када је потребно брзо монтирати или размонтирати неку конструкцију због његове способности да се лако момонтира и скида и када кориснику нису доступни ручни алати за одшављавање класичних завртњева.Добар пример за његову употребљивост је у војним операцијама и борбама где се у случају неких кварова м,еханизације или оружија, квар мора брзо отклонити коришћење ових расклопивих завртњева може помоћи у великој мери.

5.Примена и/или могућност примене стандардизације,

Узимајући у обзир да овај завртањ треба да обезбеди везу са већ постојећим машинским елементима који су стандардизовани (разне врсте навртка, отвори са навојем) како би се уопште могао да се употребљава потребно је стандардизовати



пречник и дужину његовог трупа (стабла завртња) , корак и врсту навоја као и облик и димензије конусног клипа који представља саставни део завртња.

6.Примена и/или могућност примене толеранција димензија, облика и положаја,

Потребно је прописати толеранцију навоја да би се обезбедило склапање спољњег и унутрашњег навоја, омугућила заменљивост, остварио додир око средњег пречника и обезбедила потребна дубина ношења.Такође се може прописати толеранциј димензије и облика клипа као и његовог положаја унутар стабла и главе завртња.

7.Пресовани склопови,

У овом склопу не постоје пресовани склопови, код верзије патента са опругом могуће је остварити пресовани склоп између “задржавајуће капе“(објашњено у техничком решењу) и клипа у том случају би клип морао да буде конусног облика на месту спајања.

8.Оптерећења и напрезања делова,

Имајући у виду да су навојци завртња су пројектовани тако да издрже силу, тј. да спрече други елемент са којим остварују везу (нпр. навртка) да склизне, део завртња који заиста трпи највеће оптерећење је само стабло завртња, разлог томе је што је сложени напон који настаје услед оптерећења навојака на смицање и савијање, далеко мањи од напона течења (напона кидања).

9.Прорачун или могућност прорачуна критичних делова,

Потребан је одрати прорачун за одређивање оптерећења на стабло завртња како би се правилно димензионисало. За израчунавање површине прстенастог попречног пресека стабла завртња треба узети место где је завртањ најтањи јел је ту напон највећи.На основу добијеног напона и напона течења за материјал треба прописати одговарајући степен сигурности конструкције.

10. Технолошки исправно обликовање,

Шупљина унутар стабла завртња и клип морају да буду правилно технолошки обликовани како би се остварило потребно налегање.У колико конусна површина клина није довољно закошена или , је са друге стране превише закошена, неће бити могуће остварити везу између завртња и отвора или навртке.

11. Олакшане конструкције,

Ако би било потребе за олакшањем конструкције могућа је израда клина од материјала мање јединице масе, нпр неких врста пластика.

12. Избор материјала,

За израду ових завртњева могу се користити ниско-угљенични челици(од 0,09 до 0,19% C) и могу се користити ниско легирани челици за побољшање (са Cr, Mo и V).Врста и квалитет челика зависе од технолошког начина израде завртња , да ли се



ради о топлом или хладном начину , користе се челици са повишеним процентом фосфора код топлог или сумпора код хладног.

За израду сигурносних прстенова треба користити сликонске врсте гума због њенних добрих механичких особина.

13. Склапање, расклапање и транспорт,

Патентом је предвиђено да се овај производ транспортује до купца у већ склопљеном положају.У случају код завртњева са опругом дуго стајање овако склопљеног производа може довести до слабљења еластичних особина гуменог прстена услед дугог стајања у истегнутом стању.Из овог разлога је потребно размотрити опцију о паковању овог производа у размонтираном стању или само са скинутим прстеном који корисник сам може поставити.

14. Управљање, одржавање и безбедност у раду,

Управљање и коришћење овог типа завртња без опруге је детаљно описано у техничком решењу овог патента, ако се ради о верзији патента са опругом коришћење је исто веома једноставно притиском на горњи део клипа ,који пролази кроз главу навртке опруга потискује цео клип на доле а сегментни делови се благо скупљају ка оси стабла завртња под дејством стезања од стране прстен држећи горњи део клипа притиснут завртањ се ставља у жељени отвор и може се пустити горњи део клипа који опруга враћа у првобитни положај а конусни део клипа враћа стабло завртња у првобитан положај и остварује се веза.Исти поступак се користи и за скидање завртња.

15. Естетски изглед,

Естетски изглед није претерано битан за тржишност ове конструкције тако да не треба придавати велики значај естетском изгледу ако то значи повећање цене самог процеса производње, што се касније може лоше одразити на економичност саме конструкције

16. Економичност,

Цена овог производа на тржишту је мало већа од цене класичних завртњева због сложености конструкције.На цену овог производа могло би да се утиче одабиром јефтинијих материјала израде.



Закључак

Кроз израду овог семинарског рада види се да расклопиви завртањ има својих предности али и својих мана у односу на већ постојеће типове завртња.Оно што је свакако предност овог завртња у односу на остале је његова једноставна монтажа и демонтажа, довољно је свега пар секунди да се завртањ постави или уклони из отвора или навртке.

Као једна од уочених мана у патентном решењу је да се производ до корисника шаље у потпуно склопљеном стању, разлог томе је што гумени прстенови који су коришћени у овом патенту ,као елемент који приморава стабло да се сузи када изгуби ослонац клина, њихове механичке особине се могу знатно погоршати у случајевима када производ дуже време стоји.Предлог за решавање овог проблема се огледа у посебном паковању ових прстенов корисник лако може поставити прстен у жлеб на стаблу завртња, тиме би се обезбедило да конструкција не ометано функционише.



Литература

[1] Јовичић С., Марјановић Н., Основи конструисања, Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу, CAD Лабораторија, Крагујевца, 2012.

[2] http://www.pat2pdf.org/patents/pat4232505.pdf, октобар, 2013.

[3] Перић Ђ., Како урадити семинарски рад, Часопис Ово нема нигде, Издавач, Место, година, стр. 1 – 9999.

[4] …


http://www.pat2pdf.org/patents/pat4232505.pdf

Documents

завртањ