1. Ismertesse a tervezői munka szakaszait és a konstruktőr 3as feladatát!

A tervezői munka folyamatára különböző tervezés-módszertani elméletek léteznek, de mindegyikben

felismerhetőek közös mozzanatok: probléma felismerése – beillesztés a tanultak rendszerébe – az eddigi

eredmények számbavétele – megoldási elv kidolgozása – konkrét adatok meghatározása – kivitelezés -

ellenőrzés

Első: A méretezés alapjául szolgáló terhelések meghatározása, terhelésmodell felállítása. Terhelés alatt azokat

a külső hatásokat/kényszereket értjük, amelyek hatással vannak a szerkezet működésére, élettartamára,

használhatóságára. A terhelés-modell megalkotásához a terhelésanalízis elmélete és gyakorlata nyújt

segítséget.

Második: Igénybevételek és határállapotok feltárása. Előre fel kell ismerni a meghibásodási, tönkremeneteli

lehetőségeket ( módszer: pl. FMEA ). Tönkremenetelt okozhat pl. súrlódás, hőmérséklet, mozgás, közegek,

sugárzások hatásai, villamos, optikai tulajdonságok változása, biológiai károsodás, stb. Mindezek elvezethetnek

a legveszélyesebb tönkremeneteli módhoz, a töréshez, amely összefüggésben van az elem feszültségi és

alakváltozási állapotával

Harmadik: Méretezés. A szerkezeti elem szükséges kialakítását és méretét oly módon állapítjuk meg, hogy a

már meghatározott terhelésből kiindulva kiszámítjuk az igénybevételi állapotot és ezt összevetve az előírt

határállapottal, megállapítjuk, hogy a szerkezeti elem biztonsága/megbízhatósága. Az alkatrészek biztonságát a

klasszikus értelmezés szerint a határállapotra jellemző érték és az igénybevételi állapotot jellemző érték

hányadosa adja meg. Amennyiben ez nagyobb 1-nél, feltesszük, hogy az alkatrész megfelel az elvárásoknak. A

gyakorlat alapján ügyelni kell az alkatrészben létrejövő halmozódó károsodásokra is, amelyek befolyásolják a

szerkezeti elem teherbírását. Különböző elméletek alapján megszületett az üzemi szilárdság fogalma, továbbá

szerepet kap a biztonság

tönkremeneteli valószínűséggel való

kifejezése.

2. Mit értünk minőségi körön?

Rajzolja fel!

Napjaink felfogása szerint a vevő elvárásait, igényeit kell kielégíteni, a termékekkel a vevő elégedettségének minél magasabb szintjét kell elérni. A minőségi kör szemlélteti, hogy a tervező munkája során feladatait a vevői követelmények szabják meg, miközben a nyilvánvaló igények kielégítése mellett felmutatjuk és kielégítjük a rejtett igényeket is. A tervezés során figyelembe kell venni a termék teljes életútját – tervezéstől, gyártástól egészen az újrahasznosításig – úgy, hogy közben gazdaságosan teljesítsük a vevő igényeit.

3. Ismertesse a tűrés fogalmát!

A méretszórásnak a munkadarab szempontjából megkívánt, a

tervező által előírt korlátozása.ISO szabvány: - alaplyuk rendszer (H

furathoz megfelelő csap; - alapcsap rendszer. Az egymáshoz

tűrésezett alkatrészeknek illesztése van. ISO tűrésrendszer: A tűrés

nagysága függ a névleges méret nagyságától és a mérhetőségtől,

valamint a technológiától. A tűrésmező elhelyezkedését a

megvalósítani kívánt illesztés szabja meg.

DDi 001,045,0 3 *μm+

Minőség: IT5…14 = Tűrésnagyság: 7i …400i. A tűrés fogalmába

beletartozik még a tűrésmezőnek az alapvonalhoz viszonyított

elhelyezkedése is. A névleges méretre készített csap / furat h = H = 0

4. Ismertesse a tervezői gyakorlatban szokásos terhelés-modelleket!

A mérnök általában egy adott élettartamra tervezi a berendezéseit, ezért számára a terhelés, mint időfüggvény

a legfontosabb.

5. Mi a határállapot?

A határállapot olyan állapot, amelyet meghaladva az anyagban maradandó alakváltozás/változás lép fel. A

tervezőnek kell megállapítania, a biztonság és megbízhatóság függvényében, mindig az adott igénybevételhez

mérten. Példák: folyáshatár, súrlódás, hőmérséklet, öregedés, korrózió, optikai és villamos tulajdonságok.

6. Mi a biztonsági tényező?

Az alkatrészek biztonságát a klasszikus értelmezés szerint a határállapotra jellemző érték és az igénybevételi

állapotot jellemző érték hányadosa adja meg. Amennyiben ez nagyobb 1-nél, feltesszük, hogy az alkatrész

megfelel az elvárásoknak. A gyakorlat alapján ügyelni kell az alkatrészben létrejövő halmozódó károsodásokra

is, amelyek befolyásolják a szerkezeti elem teherbírását. Különböző elméletek alapján megszületett az üzemi

szilárdság fogalma, továbbá szerepet kap a biztonság tönkremeneteli valószínűséggel való kifejezése.

7. Ismertesse az anyag- és gyártáshelyes alkatrész tervezés elveit az öntés példáján

keresztül!

Gyártáshelyesnek az a működési követelményeket kielégítő alkatrész tekinthető, amely az adott vállalati

körülmények között és adott gyártási mennyiség esetén a legkisebb gyártási költséggel állítható elő.

Mintagyártás: egyszerű geometriai formák, egyszerű gyártás, osztatlan modell, lehetőleg mag nélkül, de ha ez

nem megoldható, akkor jól támasztható magokkal

Formázás/modell kiemelése: 1:20-1:50 formázási ferdeség, alámetszések elkerülése, átmenetek jó

lekerekítése

Anyag öntése: ne legyen ugrásszerű falvastagságváltozás, a falvastagság a felöntés felé nő ( ellenőrző körök

módszere )

Dermedés, lehűlés: irányított, lunker képződésének kerülése, ne legyen ugrásszerű falvastagságváltozás,

szimmetrikus részek

8. Ismertesse a kötések csoportosítását, és elemzésük általános lépéseit!

A kötések feladata az alkatrészek néhány vagy valamennyi szabadságfok szerinti relatív elmozdulásának

megakadályozása az alkatrészek közötti terhelés átadása alatt.

Fizikai hatáselv szerint: erővel záró kötések ( a terhelés irányába merőleges rugalmas szorítás, amely

elehetővé teszi, hogy a felület érintőjének irányába fellépő terhelés esetén súrlódási erő ébredjen a

terheléssel ellentétes irányban. Lehet sugárirányú, axiális irányú, tangenciális irányú. Főleg

nyomatékkötés, de lehet biztonsági kötés is. ), alakkal záró kötések ( a terhelés átadása mindig

nyomott felületeken keresztül történik, a felületek elmozdulása gátolt. Pl.: szegecs, szeg, pattanó kötés

), anyaggal záró kötések ( kochéziós, addhéziós erők. Pl. hegesztés, ragasztás, forrasztás )

Szerelés szerint: oldható kötések ( a kötés roncsolás mentesen bontható, a kötőelemek újra

felhasználhatóak. Pl. csavarkötés ), nem oldható kötések ( a kötés csak roncsolással bontható, a

kötőelemek nem használhatóak újra. Pl. szegecs )

Elemek szerint: közvetlen és közvetítőelemes kapcsolatúak

Funkcionalitás szerint: erőt közvetítő kötések ( pl. csavar ), nyomatékot közvetítő kötések (pl. retesz )

A kötések elemzésének lépései: 1. A terhelések és kényszerek meghatározása, 2. Hatásfelületek meghatározása (terhelésátadó felületek: nyomott felület, veszélyes keresztmetszet) az erőfolyam alapján. 3. Egységnyi felületre eső terhelés meghatározása (átlagos nyomás, igénybevétel) 4. Összehasonlítás a

határállapottal (megengedett igénybevétel) → n = … (biztonsági tényező) 5. Különlegességek elemzése – pl.: szállítókeresztmetszetben ébredő feszültség kiszámítása; gyűrűfeszültség meghatározása; stb.

9. Ismertesse az alakkal záró kötések elvét!

A kapcsolat a kötésben résztvevő elemek között pusztán a kialakítás révén jön létre. A terhelés átadása

nyomott és nyírt felületek, keresztmetszetek révén történik, a felületek elmozdulása gátolt. Szerelés szerint

általában oldható kötések, de ritkán oldhatatlanok. Az elemek kapcsolódhatnak közvetlenül, vagy

közvetítőelem segítségével.

10. Ismertesse a szegecskötések fajtáit, méretezésüket!

Szegecskötéssel általában lemezszerű alkatrészeket erősítünk össze: a lemezeket kifúrják, az egymásra

helyezett lemezeket a furatba rakott szegeccsel összekötik. Csoportosítás:

szilárdkötés: a szegecskötés az egyik alkatrészről a másikra erőhatást visz át.

tömítőkötés: az összeszerelendő lemezek között csak tömítést biztosít a szegecskötés.

tömítő szilárdkötés: az elsőt és a másodikat is teljesíti.

új szegecstípusok: a szerelés megkönnyítéséhez, illetve csak kis erőhatás rögzítéséhez.

Kialakítás alapján két fajta:

átlapolt kötés: a szegecseket egy, kettő vagy több sorba helyezik el. A szegecs nyíró igénybevételnek

van kitéve, illetve a lemezeknél hajlítás is fellép

hevederes kötés: a szegecs kétirányú, két szegecskeresztmetszet van kitéve nyíró igénybevételnek,

viszont hajlítás nem lép fel.

A szegecskötések méretezése során felmerülő probléma a lemezekben elhelyezett furatok gyengítő hatása,

illetve a furatoknál kialakuló feszültségcsúcsok fellépése. Méretezés során meg kell állapítani az optimális

szegecsátmérőt az adott lemezvastagsághoz, a szegecsek számát és osztását, illetve a szegecs távolságát a

lemez szélétől. A szegecsekre ható erő egyenletesen oszlik el, ennek a feltételnek pedig egy olyan modell felel

meg, ahol a lemezek tökéletesen merevek és a szegecsek egyforma rugalmassággal rendelkeznek, ez az ún.

rugalmas párna modell.

11. Rajzoljon fel hevederes szegecskötést!

12. Mi a rásegítés elve a szegecskötéseknél?

könyv, 3-85. oldal !!

13. Írja le a pattanókötés definícióját!

Olyan alakkal záró kötés, ahol az összeszerelendő alkatrészeket túlfedéses szakaszon összetolva a szerelés

során az egyik vagy a másik vagy mindkettő rugalmas alakváltozást szenved, majd terheletlen állapotba ugrik

vissza.

14. Ismertesse a pattanókötések fajtáit, tervezésük irányelveit, méretezésüket!

Beszélhetünk oldható és oldhatatlan pattanókötésről, illetve a kialakítás szerint rugózó karról/horogról,

torziós pattanókötésről, hengeres pattanókötésről illetve az előzőek kombinációiról.

A pattanókötések tervezésekor ki kell választani a megkívánt szerelési és rögzítő erő számára megfelelő

nagyságú túlfedést, a szerkezeti megoldást ( oldható/oldhatatlan ) és a kötés anyagát. Irányelvek: az

oldhatatlan kötés nagyobb erőt tud átadni, mint az oldható. Nagy szerelési erőhöz nagy rögzítő erő is tartozik, a

minél nagyobb túlfedés érdekében a polimer rugalmas alakváltozási képességét a legnagyobb mértékben ki kell

használni. Gyakran szerelt kötéseknél a szerkezet kúszásának elkerülésére csak kisebb alakváltozást szabad

megengedni. Mindig pontosan kell szerelni, mert a félig szerelt kötés idővel tönkremegy.

Méretezés: lásd házi

15. Ismertesse a csavarkötések típusait, a meghúzási nyomaték meghatározását és a

Klein diagramot!

A csavarok felhasználás szerint lehetnek: kötőcsavarok ( gépalkatrészek oldható kötésére ), mozgatócsavarok (

forgómozgás haladómozgássá alakítására ), tömítőcsavarok ( betöltő és leeresztő nyílások lezárására ),

állítócsavarok ( szerkezetek beállítására, vezérlések beszabályozására )

A ( teljes ) meghúzási nyomatékot a kerületi erőből és az anya homlokfelületén fellépő súrlódásból származó

nyomatékok összegeként kapjuk meg. A képletben szereplő jelölések: Fv=előfeszítő erő, da = anya felfekvő

felületének középátmérője, µa = anya felfekvő felületén a súrlódás, ρ’=látszólagos súrlódási félkúpszög,

α=menetemelkedési szög, d2= menet középátmérője

𝑀 = 𝐹𝑣 𝑑2

2× tan ∝ ±𝜌′ +

𝑑𝑎

2× 𝜇𝑎

A Klein-diagramon a meghúzási nyomaték látható az előfeszítő erő függvényében a súrlódási tényező két

lehetséges szélső értéke esetén. A kívánt meghúzási nyomaték csak bizonyos hibahatárral valósítható meg, így

meghatározható a csavar szárában ébredő minimális és maximális előfeszítő erő.

16. Csavarbiztosítások!

A csavarbiztosítások a csavarkötés lelazulása ellen védenek. Hatásmechanizmus alapján létezik:

erővel záró: alátétek, kúpos anya, bemetszett anya, biztosítóelemes anya, szorítóelemes anya

anyaggal záró: ragasztó anyag, döntő többségben a kötőelem gyártója viszi fel, kikeményedését

szorítóerő vagy másik komponens hozzáadása indítja el

alakkal záró: koronás anya

17. Csavarkötések modelljei + vektorábra!

A csavar és a közrefogott elemek a terhelés hatására rugalmasan deformálódnak. A csavar megnyúlik, a

közrefogott elemek összenyomódnak. Mivel a deformáció a rugalmas tartományban marad, a csavarkötést

összekapcsolt rugókkal modellezhető. A csavar megnyúlását és a közrefogott elemek összenyomódását egy

diagramon ábrázolva megkapjuk az előfeszítési háromszöget.

Meghúzás

𝐹𝑘 = 𝐹𝑣 × tan ∝ +𝜌′ 𝐹𝑘 = 𝐹𝑣 × tan ∝ −𝜌′ ∝> 𝜌′

∝≤ 𝜌′

Lazítás Önzáró

Fk=kerületi erő Fv=előfeszítő erő α=menetemelkedési szög ρ’=látszólagos súrlódási

félkúpszög

18. Csavarkötések hatásábrája!

19. Orsó és anya menetes kapcsolata!

A orsót érő húzóerő hatására a menet

érintkező csavar felületein felületi

nyomás lesz, a menetek tövénél pedig

nyírófeszültség ébred a veszélyes

keresztmetszetben. Az F húzóerő

legnagyobb értéke a szabad húzott

szakaszon az anya alatt van. A nyomás

kiszámításához az a. ábrán látható

körgyűrű felületét használjuk, mert ez a kötés teherhordó

felületének terhelő erő irányára merőleges síkra vett vetülete. Az

átlagos felületi nyomás kiszámításához ezt a felületet annyiszor

kell venni, ahány kapcsolódó menet van.

𝐴𝑃 =𝑑2−𝐷1

2

4× 𝜋 × 𝑖 𝑖 =

𝑚

𝑃 𝑃á𝑡𝑙 =

𝐹

𝐴𝑃

A tényleges felületi nyomás az anya magassága mentén nem lesz

állandó, hanem az oldalt látható ábra szerinti eloszlást mutatja.

20. Konstrukciós megoldás a felületi nyomás kiegyenlítésére anya és orsó kapcsolatánál!

Az orsó és anya kapcsolatánál fellépő nyomáscsúcs csökkentésére több konstrukciós módszer ismeretes, ezek

közül a legfontosabb az anya m magasságának korlátozása, hiszen az erőbevezetéstől távoli menetek alig

hordanak terhelést. További megoldások:

a.: Az anya terhelésének iránya megegyezik az orsó

terhelésének irányával, vagyis az anya ugyanúgy húzott

lesz. Az anyamenetet körülvevő kúpos külső határfelület

miatt tovább nő a terhelésátadás egyenletessége.

b.: Az anya kezdő meneteinek terhelését a felfekvő

felületeteknél levő alászúrással veszik le. Nem csak a

felületi nyomáscsúcs letörésére hasznos, hanem az orsó

menettövében ébredő hajlítófeszültséget is csökkenti.

c.: A menetárok csökkentés az anya alsó meneteinek

rugalmasságát növeli. Az egyes menetek mint

párhuzamosan kapcsolt rugók működnek, a csökkentett

merevség miatt az alsó menetek a nagy nyomást nem

veszik fel ( lehajlanak tőle ).

d.: Az orsómenetet támadó felületi nyomás hajlítási erőkarját növeli az alsó meneteken. Ezen a szakaszon lévő

orsómenet tehát lágyabb rugóként viselkedik, vagyis a nagy felületi nyomás elől kitér. Nem kedvező ez a

megoldás viszont az orsó menettő igénybevétel szempontjából, mert fárasztó igénybevételnél nő a repedés

keletkezésének valószínűsége.

21. Csavarkötések külső és belső lazítása!

Külső lazítás: az üzemelés közben fellépő terhelőerő a

közrefogott elemek külső részén, a csavarfej alatt hat.

Az erő hatására a csavar további megnyúlást szenved,

a közrefogott elemek szorítóereje csökken.

A csavarerő növekménye az Fü erő hatására:

𝐹1 =𝑠1

𝑠1 + 𝑠2× 𝐹ü

Közrefogott elemek erőcsökkenése:

𝐹2 =𝑠2

𝑠1 + 𝑠2× 𝐹ü

A csavarkötés kritikus ereje, vagyis ahol a kötés

teljesen ellazul: F2=Fv

𝐹𝑘𝑟𝑖𝑡 =𝑠1 + 𝑠2

𝑠2× 𝐹𝑣

Előfeszítéskor a csavarkötésbe a csavar meghúzásával energiát vezetünk be, amelynek egy részét a kötés

rugalmas belső energia formájában tárolja. A tárolt energia nagysága az előfeszítési háromszög alatti terület.

Belső lazítás: a lazítóerő az összeszorított elemek között lép fel. Az erő bevezetési helyen megjelenő rés esetén

a közrefogott elemekben és a csavarban tovább nő az

előfeszítéskor beállított erő. Amennyiben az erő bevezetési

helyen nem

keletkezik hézag a

terhelés hatására,

mind a csavarban,

mind a

közrefogott

elemekben az erő

változatlan.

Belső lazítás esetén az F1 erőnövekmény 0 lesz, mert az Fü kisebb,

mint az Fv előfeszítő erő. Amíg a lazítóerő az Fv-t el nem éri, a

kötésben nincs elmozdulás.

22. Csavarkötés terhelési ellipszise!

A csavarkötés szerelésekor be kell állítani a csavar szárában a megbízható üzemeléshez szükséges előfeszítő

erőt. Ennek beállítása az esetek döntő többségében csavaró nyomatékkal történik, amelynek beállításakor a

menetfelületek egymáson elcsúsznak és a súrlódási nyomatékkal megegyező csavaró nyomaték terheli a

menetes orsót.

A Tm csavaró nyomaték hatására ébredő csúsztatófeszültség illetve a Mohr-féle redukált feszültség:

𝜏 =𝑇𝑚

𝐾𝑝 𝜍𝑟 = 𝜍2 + 4𝜏2 𝐾𝑃 =

𝑑23×𝜋

16

Ha a redukált feszültség helyébe a tönkremenetelhez tartozó határfeszültséget helyettesítjük, akkor a terhelő

erő és a nyomaték megengedhető értékeit kapjuk:

σ𝑕 = 𝐹

𝐴𝜍

2+ 4

𝑇

𝐾𝑃

2 A Mohr-elmélet alapján: 𝜏𝑕 =

𝜍𝑕

2

Ezek alapján kijön, hogy 𝐹2

𝐹𝑕2 +

𝑇2

𝑇𝑕2 = 1 , ami a Klein diagramban egy ellipszis képét adja.

23. Milyen igénybevételekre méretezzük a reteszkötést? Adja meg a betűk jelentését!

A reteszkötés méretezésekor figyelembe kell venni, hogy fellép egy T nagyságú csavarónyomaték, amelyből a

terhelésátadás helyére F nagyságú kerületi erő hat. Meg kell állapítani a nyomófelületet, a felületi nyomást, a

veszélyes keresztmetszetet és az abban ébredő nyírófeszültséget, illetve a tengelyben ébredő maximális

csúszófeszültséget.

Nyomófelület: 𝐴𝑃 = 𝑙 − 𝑏 𝑕 − 𝑡 − 𝑓 Felületi nyomás: 𝑝 =𝐹

𝐴𝑃

Veszélyes keresztmetszet: 𝐴𝜏 ≈ 𝑏 × 𝑙 Nyírófeszültség: 𝜏 =𝐹

𝐴𝜏

Tengelyben ébredő max. csúsztatófeszültség: 𝜏𝑐𝑠 =𝑇

𝐾𝑝 𝐾𝑝 =

𝑑3𝜋

16

Jelölések:

l: retesz hossza

b: retesz széle

h: retesz magassága

t: retesz tengelybe nyúló magassága

f: retesz letörésének nagysága

Kp: tengely poláris keresztmetszeti tényezője

v: agyvastagság

24. Egyirányú és ellenirányú kötés összehasonlítása!

Az egyirányú kötés ( 1. kép ) kb. 2x akkora terhelést tud átvinni, mint az ellenirányú ( 2. kép ), ha a lemezek

rugalmassága megegyezik. Az egyirányúnál mindkét lemez húzott, ellenirányúnál a felső lemez nyomott, az alsó

húzott.

25. Ismertesse a ragasztott kötések hatásmechanizmusát és kialakulását!

A ragaszott kötéseket két fő csoportba oszthatjuk, hatásmechanizmus szerint: fizikai illetve kémiai hatással

működők.

Fizikai hatással működő ragasztók: a ragasztóréteg az anyagban lévő oldószer elpárolgása útján keményedik ki

az eredeti folyadék-, vagy zselatin szerű állapotából. A hőre lágyuló ragasztóréteg terhelés alatt kúszási

tulajdonságot mutat. Ebből az anyagból rugalmas, jó ragasztóréteg alakul ki, mintegy 5-10 N/mm2

nyírószilárdsággal. A csoportba sorolt ragasztók tovább osztályozhatóak:

kontakt ragasztók: főleg oldott kaucsuk bázisúak. A kapcsolódó mindkét felületet be kell kenni

ragasztóval, hagyni kipárologni, majd rövid ideig összenyomni.

olvasztott ragasztók: megolvadt állapotban ( általában 150-190C°-on ) kell felvinni. Megszilárdulás

előtt az alkatrészeket össze kell illeszteni.

plastisolok: oldószert nem tartalmaznak, pasztaszerű állapotban viszik fel őket, és hő hatására (

általában 150-200C° ) keményednek meg. Ezek főleg finomra őrölt PVC bázisúak, lágyítószerbe

feloldva. Képesek olajat és zsírt felvenni.

Kémiai hatással működő ragasztók: kismolekulájú vegyületekből állnak és a kötés alatt nagy molekulájú

vegyületekké alakulnak a ragasztó rétegben, vagyis térhálósodás útján keményednek ki. Létezik folyadék,

paszta és film állapotú anyag, amely katalizátor, hőmérséklet növelés, levegő nedvességtartalma vagy oxigén

elvonás hatására térhálósodik. A gyakorlati felhasználás és szilárdsági jellemzők alapján megkülönböztetünk:

kisszilárdságú kötéseket: nyírószilárdság ≤ 5 N/mm2, területek: vízzel nem érintkező zárt terek,

finommechanika, bútoripar

közepes szilárdságú kötéseket: nyírószilárdság 5 – 10 N/mm2, terület: gépgyártás és járműipar

nagyszilárdságú kötéseket: nyírószilárdásg ≥ 10 N/mm2, terület: járműipar, repülőgépgyártás,

hajógyártás, vegyipari készülékek gyártása közvetlen vízzel, kenőolajjal, oldószerekkel való

érintkezés esetén

26. Ragasztásnál megoldások lefejtő igénybevétel megszüntetésére!

A húzó igénybevételnek kitett kötés nem kedvező, mivel a ragasztóanyag általában jóval kisebb szilárdságú,

mint az összeragasztott alkatrészek, ezért azok szilárdságát nem tudjuk kihasználni. A nyíró igénybevétel

hatására a kötés elején és végén feszültségcsúcs keletkezik, amely egyben a károsodás kezdeti helye is. A

feszültségcsúcs jellemzésére értelmezzük a terhelés eltolódási tényezőt, amely:

𝛼 =𝜏𝑚𝑎𝑥

𝜏 𝜏 =

𝐹

𝐴𝜏 𝜏 = átlagos csúsztató feszültség F= nyíróerő Aτ=ragasztási felület nagysága

A terheléseltolódási tényező csökkentésére több lehetőség is van:

rövid kötés alkalmazása, irányelv,

hogy a kötési hossz a vékonyabbik

lemez vastagságának 10..20

szorosa legyen legfeljebb

kombinált kötés alkalmazása, ahol

a feszültségcsúcs mentén

szegecssort alkalmazva

akadályozzuk meg a ragasztott

kötés szétnyílását

lágy ragasztóréteg és merev

összeragasztott elemek

alkalmazása

változó keresztmetszetű lemezek

alkalmazása

egyirányú kötés alkalmazása

27. Ragasztási felület megnövelésére példa!

28. Forrasztott kötések méretezése!

A forrasztott kötések általában statikus és kis igénybevételekhez alkalmasak, ezért a kötés konstrukciójával kell

gondoskodni elegendő nagy terhelt, legtöbbször nyíró igénybevételnek kitett felületről.

Méretezést forrasztott kötésekre ritkán alkalmazunk, amennyiben mégis, irányértékként az alábbi értékek

vehetők fel:

kisebb igénybevételekre lágy forrasz: 𝑅𝑚𝜏 = 20. .80 𝑀𝑃𝑎

nagyobb igénybevételekre keményforrasz: 𝑅𝑚𝜏 = 140. .200 𝑀𝑃𝑎

legnagyobb igénybevételekre réz keményforrasz: 𝑅𝑚𝜏 = 180. .270 𝑀𝑃𝑎

A megengedhető statikus nyírófeszültség a fenti értékek 50%-a, vagyis: 𝜏𝑚𝑒𝑔 =𝑅𝑚𝜏

2

Váltakozó igénybevételek esetén csak keményforraszt alkalmazhatunk. A megengedhető feszültség:

nyírásnál: 𝜏𝑚𝑒𝑔 = 30𝑀𝑃𝑎

csavarásnál: 𝜏𝑚𝑒𝑔 = 60𝑀𝑃𝑎

hajlításnál: 𝜍𝑚𝑒𝑔 = 50𝑀𝑃𝑎

29. Ismertesse a hegesztett kötések hatásmechanizmusát és kialakulását! ( tompavarrat,

sarokvarrat feszültségek )

A hegesztett kötéseket azonos anyagcsoportba tartozó anyagok összekötésére használjuk. A kötést nagy helyi

hő bevitelével valósítjuk meg, amelynek hatására a kötési felület környezetében lévő anyag mindkét

alkatrészben megolvad, és további anyag adagolásával,

vagy anélkül a keletkezett ömledék lehűl és megszilárdul.

Az alkatrészek között kohézió jön létre.

1. Hegvarrat: az alapanyag és a töltőanyag elegyéből áll.

A magas hőmérséklet miatt az ötvözőelemek kiéghetnek

az elegyből, emiatt romlanak a szilárdsági tulajdonságok,

ugyanakkor az ömledék nitrogént és oxigént vesz fel, ami öregedést és ridegedést okozhat.

2. Hőhatás övezet: szövetszerkezet változás, szemcsedurvulás, mechanikai tulajdonságok romlása

3. Alapanyag: nincs se kémiai se mechanikai tulajdonság változás

30. Sarokhegesztés jó és rossz megoldására példák. Varratfajták!

tompa varrat: nagy teherbírású, megbízható, olcsó. Létezik: peremvarrat, I varrat, V varrat, kettős V

varrat, Y varrat, kettős Y varrat, fél V varrat, fél Y varrat, U varrat, kettős U varrat, J varrat, kettős J

varrat képek a könyvben, 3-145. oldal!

sarokvarrat: domború, homorú, kettős, domború kettős, homorú kettős

különleges varratok: ponthegesztés, vonalvarrat, átlapolt varrat, hevederes varrat

31. Merevítő borda bekötése hegesztéssel!

A merevítő borda nem végződhet

csúcsban, mert hegesztéskor leolvad.

Kerülni kell a varrathalmozódást!

32. Hegesztett kötések méretezése!

A hegesztett kötéseket statikus terhelésre méretezzük, aminek fő kérdése, hogy a veszélyes keresztmetszetben

ébredő feszültség a megengedhető feszültség alatt van-e. Két jellegzetes mérettel számítjuk a keresztmetszet

jellemzőit: gyökméret ( a ) és varrathossz.

Varrathossz: általában l = lt, ami a varrat teljes hossza, de nem zárt varratok esetén a varrat elején és végén

fellépő kráterképződés miatt így kell kiszámítani: 𝑙 = 𝑙𝑡 − 2𝑎

A varratban ébredő feszültségeket elemi

módon számítjuk:

húzás esetén 𝜍 =𝐹

𝑎×l

hajlítás esetén 𝜍 =𝑀

𝐾 ahol K a

varratkép keresztmetszeti tényezője

nyírás esetén 𝜏 =𝐹

𝑎×𝑙

Csavarás esetén a vékonyfalú csövek csavarására érvényes Bredt-képlet alkalmazható: 𝜏 =𝑀𝑐𝑠

2𝐴0𝑎, ahol A0

jelöli a varrat középvonala, körvarrat esetén középátmérőjéne által határolt területet.

A varratok hossztengelyében értelmezünk egy síkot, amelyre a σ┘, τII, τ┘, σII feszültségkomponenseket

vonatkoztatjuk. Ezek segítségével kiszámítjuk az összehasonlító feszültséget:

𝜍ö = 𝜍𝐼2 + 𝜍𝐼𝐼

2 − 𝜍𝐼𝜍𝐼𝐼 + 3 𝜏𝐼2 + 𝜏𝐼𝐼

2

A varrat megfelel, ha σö ≤ σh, ahol a határfeszültség függ a gyengébbik anyag folyáshatárától, a hegesztés

jóságfokától, a biztonsági tényezőtől:

𝜍𝑕 =𝑅𝑒𝑕

𝑛× 𝜑

33. Nyomatékkötés fajtái!

Hatásmechanizmus szerint: alakkal záró, erővel záró, anyaggal záró.

Kialakítás szerint: közvetítőelemes, közvetlen kapcsolódás.

Szabályozhatóság szerint: állítható, nem állítható.

34. Ismertesse az erővel záró nyomatékkötéseket, és a szoros illesztésű kötések

méretezésének elvét!

A kapcsolódó felületre merőleges rugalmas szorítás hatására a felület érintőjének irányába ható terheléssel ellentétes irányban ébredő súrlódó erő megakadályozza az agy és a tengely egymáshoz képest való elmozdulását. A súrlódási erő mindig a terheléssel ellentétes irányban hat, ezért mind nyomaték, mind axiális terhelés átvitelére alkalmas. A súrlódási erő nem lehet nagyobb, mint a megcsúszáshoz tartozó hatóerő, ezért biztonsági kötésnek is alkalmazhatóak. Csoportosításuk:

A szoros illesztésű nyomatékkötés a méretkülönbséggel szerelt hengeres tengely és agy közötti kapcsolat. Szerelés módja szerint lehet: sajtoltkötés, zsugorkötés ( az agy felmelegítésével vagy a tengely lehűtésével hozható létre ).

tengely alakváltozása: 𝑓1 = 𝑑1 − 𝑑 agy alakváltozása: 𝑓2 = 𝑑 − 𝑑2 túlfedés: 𝑓 = 𝑓1 + 𝑓2 Rugalmas alakváltozás esetén a felületi nyomás és a sugárirányú méretváltozás között lineáris kapcsolat van, vagyis: 𝑓1 = 𝐾1 × 𝑑 × 𝑝 𝑓2 = 𝐾2 × 𝑑 × 𝑝

𝐾1 =1

𝐸1

1+𝜑0

1−𝜑0−

1

𝑚1 𝐾2 =

1

𝐸2

1+𝜃0

1−𝜃0+

1

𝑚2

ahol m=Poisson-szám és E=rugalmassági mod.

𝜑0 = 𝑑0

𝑑

2 𝜃0 =

𝑑

𝐷

2

A legkisebb felületi nyomást a minimális túlfedés, a legnagyobb felületi nyomást pedig a maximális túlfedés esetén kapjuk.

𝑝𝑚𝑖𝑛 =1

𝑑× 𝐾1+𝐾2 × 𝑓𝑚𝑖𝑛 𝑝𝑚𝑎𝑥 =

1

𝑑× 𝐾1+𝐾2 × 𝑓𝑚𝑎𝑥

Kötés által átvihető nyomaték minimális túlfedéssel számolva:

𝑀 = 𝜇 × 𝑝𝑚𝑖𝑛 ×𝑑2𝜋

2× 𝑙 l: agy hossza

Axiális irányú elmozduláshoz szükséges erő: 𝐹𝑎𝑥 = 𝜇 × 𝑝𝑚𝑖𝑛 × 𝑑𝜋 × 𝑙 Kerületi erő és kötést terhelő eredő erő:

𝐹𝑘 =2𝑀

𝑑 𝐹 = 𝐹𝑎𝑥

2 + 𝐹𝑘2

Agy szilárdsági ellenőrzése: az agy fő igénybevétele belső nyomás, amelynek hatására a legnagyobb redukált feszültség az agy d illeszkedési átmérőjénél ébred:

𝜍𝑟𝑒𝑑 =2𝑝𝑚𝑎𝑥

1−𝜃0 ≤ 𝜍𝑚𝑒𝑔 ( tömör tengely esetén ) Nagy fordulatszám esetén ellenőrizni kell a centrifugális erőből

származó gyűrűfeszültségre is!

35. Mi a különbség a sajtolt és a zsugorkötés között? Melyiknél érhető el a legnagyobb

előfeszítési nyomás és miért?

A sajtolás során a nagyobb csapot a furatba nagy erő segítségével helyezik be, aminek következtében az

alkatrészek csatlakozó hengerfelületein felületi nyomás ébred, ennek hatására a furat átmérője megnő, a csap

átmérője pedig lecsökken egy közös érintkezési átmérőre. Zsugorkötés kialakításakor az agy felmelegítésével

vagy a tengely lehűtésével illesztik össze a két darabot, ezzel elkerülve a felületek sérülését.

Ennek következtében a legnagyobb előfeszítési nyomást a zsugorkötés segítségével lehet elérni, mivel a

sajtolás során a felületek elkenődésekor létrejövő, maradandó alakváltozás megváltoztatja a felületi

érdességet, ami csökkenti az átvihető terhelést.

36. Ismertesse a rugók funkcióit, a rugóállandó és a rugómerevség fogalmát, a

rugókarakterisztikákat!

Rugóknak azokat a szerkezeti elemeket tekintjük, amelyek jellemzője, hogy terhelés hatására alakjukat

károsodás nélkül nagymértékben változtatják. Funkciójuk:

Ütközések és lengések felvétele: ahhoz, hogy a lökéseket fel tudjuk venni anélkül, hogy túl nagy erők

ébredjenek, az erő támadáspontjának jelentős nagyságú elmozdulást kell biztosítani. Tipikus példák:

járművek futóműiben alkalmazott rugók, a stabil munkagépek alapozásában használt rugók, az

érzékeny műszerek talpában lévő finom rugók, stb.

Energia tárolás: az energia bevitele és visszanyerése közötti idő nincs korlátozva, vagyis elvileg

bármikor visszanyerhető az energia ( rugó jósága ). Példák: garázskapu, mechanikus óra rugója,

felhúzós játékok, stb.

Adott erő, adott nyomaték beállítása: a beállított erőnél nagyobb nem valósítható meg az adott

berendezéssel. Példák: biztonsági szelep rugója, fékrugók, nyomatékkulcs rugója

Erő- és nyomaték mérése, szabályozása: rugós mérlegek, tengelykapcsoló rugók

Erő- és nyomaték átvitel: rögzítő elemek, rugós kapcsok

Dinamikus rendszerek elhangolása: rugós lengéscsillapítók

Dinamikus rendszerek rezonanciára hangolása: rázószita, fárasztógépek

Rugóállandó: csak lineáris karakterisztikájú rugóknál használjuk. Definíció szerűen:

𝑐 =1

𝑠 illetve csavart rugó esetén 𝑐𝑇 =

1

𝑠𝑡

Rugómerevség:

𝑠 =𝑑𝐹

𝑑𝑓~

𝐹

𝑓

Rugókarakterisztika: a

rugók fizikai jellemzői

közötti összefüggéseket

szemlélteti. Létezik:

lineáris, progresszív,

degresszív

37. Mi a rugók kihasználtsági foka?

Az egységnyi térfogatban tárolt energiát hasonlítja össze azzal az energiával, amelyet akkor kapnánk, ha a

rugóban mindenhol ugyanaz a feszültségállapot lenne.

𝑊

𝑉= 𝜂 ×

1

2×

𝜍2

𝐸 csavart rugó esetén pedig

𝑊

𝑉= 𝜂 ×

1

2×

𝜏2

𝐺

η: anyag kihasználtsági tényező σ: a rugó anyagára megengedhető húzófeszültség

V: rugó anyagának térfogata τ: a rugó anyagára megengedhető csúsztatófeszültség

E: a rugó anyagának húzó rugalmassági modulusa G: a rugó anyagának csúsztató rugalmassági modulusa

Húzott ( nyomott ) rúd esetén η = 1, egyszerű hajlított laprugó esetén η = 1/9, egyenszilárdságú hajlított

laprugó esetén pedig η = 1/3.

38. Fémrugók csoportosítása!

39. Mit nevezünk gumirugóknál formatényezőnek?

Az alakváltozásban gátolt és a nem gátolt, vagyis szabad felületek arányára értelmezzük a formatényezőt,

amely:

𝑘𝑎 =𝐴𝑡

𝐴𝑠𝑧𝑎𝑏𝑎𝑑 ahol At: a deformációban gátolt felület és Aszabad: a nem gátolt felület

40. Ismertesse a gumirugók kialakításának főbb anyagjellemzőit!

Látszólagos rugalmassági modulus ( E* ):

A gumirugók alakváltozása nemcsak a gumi

anyagától, hanem a fém-gumi szerkezettől is

függ, a fegyverzet miatt. Bevezetve egy képzelt

rugalmassági modulust, amellyel figyelembe

vehető a gumirugók eltérő szerkezeti kialakítása

is, a méretezést visszavezethetjük a fémek

méretezésére, a Hooke törvény alkalmazására

is. Az ábrán a téglalap alakú nyomott

gumirugókra tüntettük fel a látszólagos

rugalmassági modulust, amely a formatényező

függvényében vehető ki, a gumi Shore

keménységének megfelelően. A látszólagos

rugalmassági modulus csak 0,15% fajlagos

alakváltozásig érvényes!

Látszólagos csúsztató rugalmassági modulus ( G* ):

Nyírt gumirugóknál az alakváltozás

számításakor, ha az alaktényező 1

alatt van, akkor a G* látszólagos

csúsztató rugalmassági modulus

függ az alaktényezőtől is,

egyébként a valóságos G

anyagállandóval kell számolni. A

látszólagos rugalmassági modulust

a mellékelt diagramból lehet

kiolvasni, az alaktényező

függvényében, a gumi Shore

keménységének megfelelően.

41. Melyek a rugóknál a csillapítás főbb típusai?

A rugók felterhelésekor a bevitt

energiát nem kapjuk vissza teljes

egészében a rugó anyagában

jelentkező un. belső csillapítás-, vagy

a rugó felületén keletkező súrlódási

tényező az un. szerkezeti csillapítás-

vagy mindkettő miatt.

A csillapítás mérőszáma:

Ψ =𝑊𝑠

𝑊1

Szerkezeti csillapítás ( Coulomb féle súrlódás ): a csillapítás ezen típusa pl. a gyűrűs rugóknál fordul elő.

Belső csillapítás ( Viszkózus csillapítás ): ez a csillapítási típus gumi és műanyag rugókra jellemző. Minél

nagyobb az alakváltozási sebessége, annál nagyobb lesz a rugó ellenállása.

47. Ismertesse a csővezetékek méretezését, részeit, kiegészítő elemeit!

Egy rendszer tervezésének kiinduló adatait általában a folyamattervezőtől kapja a csőhálózat tervezője:

Q a szállítandó mennyiség,

Δp a nyomáskülönbség,

T C a szállítandó közeg hőmérséklete, és a közeg

Ebből a gyakorlati tapasztalati adatok és a költségek figyelembevételével a csőhálózat tervezője meghatározza

a szükséges méreteket.

Az optimális csőátmérő meghatározása

igen nehéz, mert a költségek változása

jelentős lehet, és túl sok bizonytalanságot

tartalmaz. Ezért legtöbb esetben a

csőátmérő meghatározásához a szállítási

követelményekből indulnak ki.

𝑞 = 𝜌 ×𝑑2𝜋

4× 𝑣

ahol q: a megkívánt tömegáram ρ: közeg sűrűsége v: áramlási sebesség d: cső

átmérője

Adott szakaszra a nyomásesés, a csőátmérő ismeretében:

∆𝑝 = 𝜆𝑙

𝑑𝜌

𝑣2

2 ahol λ: csősúrlódási együttható l: csőszakasz hossza

43. Térképezés feladatai!

Folyadékok, gázok, aprós szemes-, poros anyagok:

vezetése, elosztása ( csövek, csőkötések, csőtámaszok, csőfelfüggesztések, csőkiegyenlítők )

tárolása ( tartályok, nyomástartó edények )

elzárása, nyitása

szabályozása

ellenőrzése

biztosítása

tömítése ( különféle tömítések )

44. Rajzoljon karimás kötést!