Elementi precizne mehanike

Mr. sc. Stjepan Golubi, dipl. ing sgolubic@vtsbj.hr

Visoka tehnika kola u Bjelovaru

Trg Eugena Kvaternika 4,Bjelovar

www.vtsbj.hr info@vtsbj.hr

Elementi precizne mehanike 2009/2010 2

Uteg

Uteg je izraziti spremnik potencijalne energije.

Uteg je vrsto tijelo, najee valjkastog oblika, izraeno od materijala veih gustoa.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 3

Uteg

Akumulirana potencijalna energija Wp = mgh proporcionalna je masi utega m, gravitaciji g i razlici nivoa h. Pomou utega obino proizvodimo moment. Uteg daje konstantnu silu, a da bi se dobio i konstantni zakretni moment, potrebno je osigurati da se promjer mehanizma za odmatanje ne mijenja.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 4

Uteg

Elementi precizne mehanike 2009/2010 5

Uteg

Koliina potencijalne energije koju sprema finomehaniki pogonski uteg:

Wp = mgh [ J ]

Zakretni moment finomehanikog pogonskog utega:

M = Gr [ Nm ]

Rad utega:

A = hG [ J ]

Gdje je: G = mg (teina mase utega); r = polumjer bubnja; g = gravitacija (9,81 [ m/s]

Elementi precizne mehanike 2009/2010 6

Uteg

Elementi precizne mehanike 2009/2010 7

Zamanjak

Zamanjak je spremnik kinetike energije. Ako se zamanjak zavrti tako da postigne kutnu brzinu , on je time, kao to je iz fizike poznato, akumulirao kinetiku energiju.

Ako se zbog vanjskih razloga , brzina vrtnje povea, zamanjak sprema viak kinetike energije, a ako se brzina vrtnje smanji, zamanjak svojim zamahom omoguuje nastavak jednoline vrtnje.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 8

Zamanjak

Zamanjaci se najee upotrebljavaju kao elementi za izjednaavanje rada mehanizama (izjednaavanje brzine vrtnje i zakretnog momenta u razliitim ureajima) a rjee kao pogonski elementi (kod mehanikih igraaka).

Zamanjak ne mora biti posebni ugradbeni element, jer ulogu zamanjaka mogu imati remenice, unice, kotai...

Elementi precizne mehanike 2009/2010 9

Zamanjak

Akumulirana kinetika energija zamanjaka

Elementi precizne mehanike 2009/2010 10

Zamanjak

Elementi precizne mehanike 2009/2010 11

Zamanjak

Elementi precizne mehanike 2009/2010 12

Zamanjak

Nemirnica je zamanjak kombiniran sa spiralnom oprugom.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 13

Njihalo

Fizikalnim njihalom smatra se svako o horizontalnu osovinu ovjeeno tijelo kojemu se teite nalazi ispod te toke. Izvede li se takvo tijelo iz ravnotenog poloaja i time prenese na njega odreena potencijalna energija, ono se poto se ispusti, pod utjecajem sile tee njie (klati se) oko svog ravnotenog poloaja.

Pri tome se naizmjenice potencijalna energija primljena u toku njihanja pretvara u kinetiku energiju, a kinetika energija opet se pretvara u potencijalnu.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 14

Njihalo

Njihalo djeluje kao pretvara energije.

Vrijeme potrebno da njihalo izvede jedan puni titraj , tj. vrijeme od polaska iz poetnog graninog poloaja i povratka u taj poloaj zove se perioda titraja T.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 15

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 16

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 17

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 18

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 19

Njihalo

Matematiko njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 20

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 21

Njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 22

Njihalo

Torzijsko njihalo

Elementi precizne mehanike 2009/2010 23

Giroskop

Giroskop (zvrk) je kruto rotacijsko tijelo s masama jednoliko rasporeenim oko rotacijske osi. Giroskopi rotiraju velikom brzinom vrtnje (3 000 do 60 000 min). Teite giroskopa lei u osi vrtnje.

Giroskopi su osnovni sastavni sklopovi ureaja i pribora koji se rabe za automatsko upravljanje i navigaciju letjelica, brodova, podmornica, torpeda, tenkova, te za stabilizaciju plovila.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 24

Giroskop

Elementi precizne mehanike 2009/2010 25

Giroskop

Prema broju kardanskih prstenova giroskopi mogu biti:

-Giroskop s 3 stupnja slobode gibanja. Takav giroskop ima dva kardanska prstena, tri mogue osi vrtnje, odnosno tri stupnja slobode gibanja.

-Giroskop s 2 stupnja slobode gibanja ima jedan kardanski prsten, odnosno dva stupnja slobode gibanja.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 26

Giroskop

Giroskop s dva stupnja slobode gibanja

Elementi precizne mehanike 2009/2010 27

Giroskop

Giroskop s tri stupnja slobode gibanja

Elementi precizne mehanike 2009/2010 28

Giroskop

Ako je moment inercije s obzirom na os vrtnje ID i ako se zvrk okree kutnom brzinom 1, onda njegov kinetiki moment iznosi K = ID 1. Slobodan zvrk s velikom brzinom vrtnje ima tendenciju da zadri svoj poloaj s obzirom na svemir.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 29

Giroskop

Ako na osovinu slobodnog zvrka djeluje vanjski spreg sila (moment Mv), zvrk na to djelovanje reagira skretanjem svoje osovine (precesijom) kutnom brzinom g (gdje je g 1) i momentom Mg koji djeluje u smjeru pomaknutom u smjeru rotacije zvrka za 90od smjera djelovanja vanjskog sprega sila. Ta se pojava zove giroskopski efekt.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 30

Giroskop

To djelovanje traje samo dok postoji vanjski spreg sila. im vanjski spreg sila prestane djelovati, zvrk zadrava svoj novi poloaj i ne vraa se u svoj raniji poloaj. Ako vanjski spreg sila ne prestane djelovati, osovina se zvrka polagano okree kutnom brzinom g sve dok se smjer vrtnje kutne brzine 1 ne poklopi sa smjerom momenta Mv.

Ta se pojava koristi kod girokompasa u kojima kao vanjski spreg sila nastupa sila tee, pa ti giroskopi imaju samo dva stupnja slobode.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 31

Giroskop

Moment giroskopskog efekta Mg rauna se prema slijedeim izrazima:

Elementi precizne mehanike 2009/2010 32

Ustavljai

Ustavljai pripadaju grupi finomehanikih funkcijskih elemenata koji se ubrajaju u skupinu elemenata za podeavanje. Ustavljai spreavaju relativno pomicanje dvaju dijelova. Razlikujemo ustavljae za rotacijsko i ustavljae za translatorno gibanje.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 33

Ustavljai

Ustavljai mogu biti jednostrani i dvostrani.

Tarni ustavljai pruaju ogranien otpor pomicanju dijelova, te omoguavaju unutar odreenih granica fiksiranje bilo kojeg meusobnog poloaja dijelova.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 34

Ustavljai

Elementi precizne mehanike 2009/2010 35

Ustavljai

Elementi precizne mehanike 2009/2010 36

Graninici

Graninici (odbojnici) omeuju podruje pomicanja pojedinog dijela u odnosu prema drugima.

Graninici mogu biti kruti (graninici u uem smislu) ili elastini (odbojnici).

Razlikujemo translatorne i rotacijske graninike. Graninici se najee izvode pomou vijaka, zatika i pera.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 37

Graninici

Graninik hoda matice

Elementi precizne mehanike 2009/2010 38

Graninici

Graninik punog prigona

Elementi precizne mehanike 2009/2010 39

Konice

Konice omoguavaju prekid gibanja nekog elementa ili ograniavanje brzine pomou trenja.

Za vrijeme koenja kinetika se energija pominog elementa troi na rad trenja.

Rad trenja istovremeno se pretvara u toplinsku energiju.

Konice se primjenjuju najee na dijelovima koji rotiraju.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 40

Konice

Prema konstrukcijskoj izvedbi konice mogu biti:

- Mehanike konice,

- Hidrauline i pneumatske konice,

- Elektromagnetne konice.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 41

Konice

Elementi precizne mehanike 2009/2010 42

Konice

Vrijeme koenja pri konstantnim momentima odreeno je slijedeim izrazom:

Elementi precizne mehanike 2009/2010 43

Konice

Elementi precizne mehanike 2009/2010 44

Prigunice

Prigunicama se zaustavlja titranje nekog dijela ili spreava prenoenje titranja na ostale dijelove.

Titrajni sustavi mogu biti:

-Translatorni

-Rotacijski

Priguivanje se primjenjuje osobito za kazaljke i pisala mjernih instrumenata.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 45

Prigunice

Elementi precizne mehanike 2009/2010 46

Prigunice

Elementi precizne mehanike 2009/2010 47

Prigunice

Kao medij za priguivanje primjenjuje se glicerin, parafinsko ulje ili zrak.

Elementi precizne mehanike 2009/2010 48

PITANJA ?

.

Elementi precizne mehanike 2011/12 49

6. Predavanje - vjebe

Spiralne opruge

Elementi precizne mehanike 2011/12 50

6. Predavanje - vjebe

Spiralne opruge optereenje spiralne opruge

Elementi precizne mehanike 51

6. Predavanje - vjebe

Zadatak

1. Izraunaj doputeno naprezanje na torziju za elik 0545, vlane vrstoe 500 N/mm, sa granicom teenja 300 N/mm. Faktor sigurnosti je 1,5.

Elementi precizne mehanike 52

Doputena naprezanja

Tablica 1. Doputena naprezanja

Elementi precizne mehanike 53

Vjebe

Zadatak

2. Izraunaj doputeno naprezanje na smicanje za elik 0460, vlane vrstoe 420 N/mm, sa granicom teenja 260 N/mm. Faktor sigurnosti je 2.

Elementi precizne mehanike 54

Doputena naprezanja

Tablica 1. Doputena naprezanja

Elementi precizne mehanike 55

Vjebe

Zadatak

3. Potrebno je izraunati doputeno naprezanje na vlak dinamiki optereenog strojnog dijela koji je izraen od materijala 4131 promjera 20 mm. Za 4131 trajna dinamika vrstoa Rd-1= 450 N/mm. Faktor sigurnosti je 4, faktor povrinske hrapavosti b1=1; faktor utjecaja veliine konstrukcijskog elementa b2= 0,94, a faktor utjecaja reima rada b3= 1,2, dok je efektivni faktor koncentracije naprezanja k = 1,5

Elementi precizne mehanike 56

Vjebe

Zadatak

4. Potrebno je odrediti promjer ipke okruglog presjeka izraene od elika 0460 (St 42) koja je optereena statiki vlanom silom F = 30 000 N. Faktor sigurnosti je 1,6.

Elementi precizne mehanike 57

Tablice

Elementi precizne mehanike 58

Vjebe

Zadatak

5. Kolikom se silom moe opteretiti vijak s okom M 24 x 2 od elika vrstoe 370 N/mm ako je dozvoljeno naprezanje na vlak u vijku 120 N/mm. Povrina jezgre vijka je 365 mm.

Elementi precizne mehanike 59

Vjebe

5. Zadatak

Elementi precizne mehanike 60

Navoji izborni red 1 za metrike ISO navoje

Elementi precizne mehanike 61

Navoji izborni red 1 za metrike ISO navoje

Normalan navoj reda I

Elementi precizne mehanike 62

Vjebe

Zadatak

6. Odredite nazivni promjer koji trebaju imati dva vijka s metrikim normalnim navojem u spoju optereenom na vlak ako je sila koja djeluje na obadva vijka 50 kN, a doputeno naprezanje na vlak za vijke je 150 MPa.

Elementi precizne mehanike 63

Vjebe

6. Zadatak

Elementi precizne mehanike 64

Vjebe

Zadatak

7. Izraunajte naprezanje na smicanje (odrez) u spoju s jednim vijkom M 20x 1,5, ako na njega djeluje poprena sila od 40 kN.

Elementi precizne mehanike 65

Vjebe

7. Zadatak

Elementi precizne mehanike 66

Vjebe

Zadatak

8. Ukopani klin (pero) prema slici ugraen je u osovinu (0545) promjera 50 mm i glavinu zamanjaka od sivog lijeva. Kolika mora biti duljina pera ako je najvei doputeni tlak na pero 60 N/mm? Na obod zamanjaka radiusa 200 mm djeluje sila 4000 N. Dimenzie presjeka klina su 16x10 mm.

Elementi precizne mehanike 67

Vjebe

8. Zadatak

Elementi precizne mehanike 68

Vjebe

Zadatak

9. Kolika mora biti najmanja duina uzdunog valjkastog zatika promjera 8 mm, ako je okretni moment 12 000 Nmm, promjer vratila 18 mm, a doputeni tlak na glavinu od sivog lijeva je 30 N/mm? Koliko je stvarno naprezanje na odrez u zatiku?

Elementi precizne mehanike 69

Vjebe

9. Zadatak

Elementi precizne mehanike 70

Vjebe

Zadatak

10. Koliki mora biti najmanji promjer poprenog valjkastog zatika koji prenosi okretni moment od 20 000 Nmm, ako je promjer vratila 20 mm, a materijal zatika je elik doputenog naprezanja na odrez 60 N/mm.

Elementi precizne mehanike 71

Vjebe

10. Zadatak

Elementi precizne mehanike 72

Vjebe

Zadatak

11. Potrebno je provesti kontrolu vrstoe zglobnog spoja sa svornjakom. Spoj je optereen silom 3000 N, promjer svornjaka je 14 mm, irina glavine poluge c= 25 mm, irina a= 5 mm, a zranost izmeu uica i poluge b=1mm. Materijal svornjaka je 0545, a materijal poluge je 0345.

Elementi precizne mehanike 73

Vjebe

11. Zadatak

Elementi precizne mehanike 74

Vjebe

Zadatak

11/2. Potrebno je provesti kontrolu vrstoe zglobnog spoja sa svornjakom. Spoj je optereen silom 5000 N, promjer svornjaka je 20 mm, irina glavine poluge b= 25 mm, irina vilice a= 8 mm,

Materijal svornjaka je 0545, a materijal poluge je 0345.

Elementi precizne mehanike 75

Vjebe

11/2. Zadatak

Elementi precizne mehanike 76

PITANJA ?

.

Elementi precizne mehanike 77

HVALA NA PANJI

.