Post on 04-Mar-2021
LAKE KONSTRUKCIJE
Lake konstrukcije – one konstrukcije čije su mase znatno manje od mase uobičajenih mašinskih konstrukcija.
Smanjenje mase konstrukcije može se postići primenom takvih oblika elemenata koji će omogućiti da naponi u pojedinim presecima budu jednaki ili približno jednaki.
Važan je izbor materijala.
Masa grede nepromenljivog poprečnog preseka:
Nominalna masa elemenata
,nG A L kg
Nominalna masa
Površina poprečnog
preseka, m2
Dužina grede, m Gustina materijala,
kg/m3
Nominalna masa Stvarna masa
1 2 3nG K K K
Faktor opštih uslova (zavisi od opterećenja,
sistema oslanjanja, raspona i deformacija)
Faktor profila (zavisi od geometrijskih oblika
preseka elemenata L, A, W, Wp, I, Ip)
Faktor materijala
(obuhvata određene
mehaničke i fizičke
karakteristike
materijala)
Pri proračunu elemenata, u zavisnosti od namene, mogu biti postavljena tri kriterijuma: kriterijum A – kada su za proračun merodavni naponi. kriterijum B - kada je za proračun merodavna deformacija i kriterijum C - kada je za proračun merodavan deformacioni rad. Kriterijumi K se međusobno razlikuju i zavise od usvojenih kriterijuma i vrste naprezanja.
1 2 3nA A A AG K K K
Pretpostavka:
Faktor K2 je bezdimenzionalan.
Zatezanje
Kriterijum A - Napon merodavan za proračun:
2,z
F N
A mm
F(N) – zatezna sila
A (mm2) – površina poprečnog preseka
( ) (1)n
FG A L L FL
1AK FL
2 1AK
3AK
Tabela 6.7, str. 95, Konstruisanje
Kriterijum B - merodavna deformacija
Izduženje grede izložene zatezanju:
/F A F LL L L
E E A E
– relativno izduženje grede
E (N/mm2) – modul elastičnosti materijala
2
1n
F L F LG A L L
E E
2
1B
F LK
2 1BK
3AKE
Kriterijum C - merodavan deformacioni rad
Deformacioni rad pri zatezanju:
21 1
2 2 2
F L A LW A
E E
2 21n
F E EG A L L F
L
1CK F 2 1CK 3 2C
EK
2
F EA
L
Tab
ela
6.7
, str.
95
, K
onstr
uis
anje
Faktor K1 zavisi od sile F, bez obzira na vrstu naprezanja i na kriterijum za proračun.
Smanjenje sile (a i mase) može se postići:
smanjenjem mase elemenata,
smanjenjem mase pokretnih delova mehanizama (smanjenje inercijalnih sila),
smanjenjem otpora trenja,
povećanjem ugaone brzine, odnosno broja obrtaja (smanjuje se obimna, a time i radijalna i aksijalna sila – ako postoje).
Dužina L:
smanjenje do određene realne granice.
povećanje broja oslonaca, primena elemenata manje zapremine.
Uticaj sistema oslanjanja na smanjenje mase – tabela 6.8, str. 97, Konstruisanje.
• Kriterijum A: dvostrano ukleštena greda je 4 puta lakša od jednostrano ukleštene.
• Kriterijum B: težina je manja kada je dozvoljeni ugib manji.
• Kriterijum C: samo sistem oslanjanja 3 utiče na izvesno povećanje deformacije.
Cena, mogućnost nabavke, pogodnost profila za izradu, sklapanje sa drugim profilima i elementima, pogodnost obzirom na zahteve da masa bude što manja, prilagođenost profila naponskom stanju ...
Izbor profila je povezan sa vrstom naprezanja.
Zatezanje ili pritisak: K2 = 1
Izbor profila
1 3nG K K
Savijanje: za kriterujum A faktor profila:
2 2/3A
AK
W
A (mm2) – površina poprečnog preseka
W (mm3) – aksijalni otporni moment preseka izloženog
savijanju
• Uporedni pregled veličina faktora profila K2 pri savijanju za neke standardne profile:
• Pod jednakim uslovima “lakši” su oni profili kojima su preseci sa većom osom više udaljeni od neutralne ose, posmatrano u pravcu opterećenja.
• I profil je povoljniji u položaju 1, a znatno nepovoljniji u položaju 10.
• Pravougaoni poprečni presek je povoljniji (obzirom na savijanje) u položaju 7, nego u položaju 11.
Uvijanje: najviše su napregnuta spoljašnja vlakna preseka – lakši su oni profili čija je najveća masa preseka više udaljena od neutralne ose – šuplji profili (kružni prsten, šuplji kvadratni presek itd.).
Faktorima KA3, KB3 i KC3 obuhvaćene su mehaničke i fizičke osobine materijala.
Izbor materijala
Zatezanje: Ako se za pojedine vrste materijala usvoje granice tečenja (REH odnosno Rp0,2) kao merodavne karakteristike matereijala, odnosno 2/3 Rm – za materijale koji nemaju uočljivu granicu tečenja, za pojedine vrste naprezanja dobija se odgovarajući dijagram.
• Legirani čelici, drvo i legure aluminijuma AlCu5Mg2 – mala razlika u veličini faktora KA3 – elementi izrađeni od ovih materijala, pod jednakim ostalim uslovima, su lakši od elemenata izrađenih od drugih vrsta materijala.
Savijanje
Zaključak: za lake konstrukcije treba birati materijale visoke granice tečenja i legure aluminijuma za gnječenje. Koji će se od ova dva materijala primeniti zavisi i od drugih uslova: čeliici velike tvrdoće se teže obrađuju i osetljivi su na koncentraciju napona, legure lakih metala imaju znatno veću zapreminu i znatno veći koeficijent linearnog širenja prilikom promene temperature.