1.Normalizacja, unifikacja, typizacja. Rodzaje norm. Historia obecna struktura PKN w Polsce.
Normalizacja - proces tworzenia, stosowania reguł zmierzających do porządkowania działalności dla dobra i przy współpracy zainteresowanych a w szczególności dla osiągnięcia optymalnej oszczędności ogólnej z uwzględnieniem bezpieczeństwa.
Unifikacja - metoda normalizacji polegająca na zastąpieniu dwóch lub więcej odmian jedną odmianą równoważną w taki sposób, aby uzyskane wyroby były zamienne w użyciu.
Typizacja - metoda normalizacji polegająca na redukcji liczby istniejących odmian do liczby wystarczającej w danych warunkach i danym czasie; powoduje nacjonalizację produkcji poprzez wybór pewnych wybranych typów.
Rodzaje norm:
- przedmiotowe - określają cechy przedmiotów fizycznych np. mur, zawór
- czynnościowe - cechy sposobów wykonania czynności
- znaczeniowe - ustalenie poprawnego słownictwa, nazw, określenia pojęć
- klasyfikacyjne
Polski Komitet Normalizacyjny (PKN), państwowa jednostka organizacyjna, której zadaniem jest organizowanie i wprowadzenie normalizacji krajowej, w tym zatwierdzanie, rozpowszechnianie i wycofywanie Polskich Norm. Ponadto PKN organizuje i przeprowadza szkolenia, prowadzi działalność wydawniczą oraz inicjuje pracę komitetów technicznych.
Przy PKN działa Rada do spraw Normalizacji powoływana na czteroletnią kadencję, organ opiniodawczy i doradczy, w którego skład wchodzą przedstawiciele organów państwowych, organizacji gospodarczych, naukowych, technicznych i społecznych (w tym związków zawodowych i organizacji konsumenckich). Rada opiniuje roczne sprawozdania Prezesa PKN oraz ustala kierunki rozwoju normalizacji.
PKN działa poprzez komitety techniczne1 (grupujące specjalistów z określonych dziedzin), które opracowują projekty Polskich Norm i innych dokumentów normalizacyjnych.
Na czele PKN znajduje się Prezes, wybierany na pięcioletnią kadencję, a do jego obowiązków należy między innymi reprezentowanie PKN na zewnątrz oraz organizacja pracy komitetu.
Polskie Normy są opracowywane przez Komitety Techniczne – ciała złożone z ekspertów delegowanych przez instytucje zainteresowane normalizacją. PKN nie jest odpowiedzialny za treść norm i nie jest urzędem tworzącym przepisy techniczne, nadzoruje jedynie zgodność procesów opracowywania norm z przepisami wewnętrznymi PKN. Zatwierdzenie projektu przez PKN jest formalnym stwierdzeniem tej zgodności i nadaniem projektowi statusu normy krajowej.
2. Nitowanie- metoda stałego (nierozłącznego) łączenia kilku części za pomocą nitów zwykle w postaci trzpieni walcowych z łbami.
Zamykanie nitów może odbywać się uderzeniowo, młotkiem ręcznym albo mechanicznym (pneumatycznym albo elektrycznym) lub naciskowo - za pomocą nitownic mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych lub elektrycznych
Zalety połączeń nitowych
- duża plastyczność
- nitowanie na gorąco i na zimno
- nitowanie nie wpływa na zmianę właściwości przedmiotów nitowanych
Wady połączeń nitowanych:
- ograniczają możliwości konstrukcyjne
- wiercenie otworów - znaczne nakłady robocizny
- wykonanie połączeń szczelnych - techniczne doszczelnianie
- duże koszty nakładowe
a) złbem kulistym b) z płaskim c) soczewkowym d)grzybkowym e) soczewkowym niskim f) trapezowym
Złącze spawane jest połączeniem materiałów powstałym przez ich miejscowe stopienie. Występuje w procesie łączenia metali (głównie stali) oraz tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo (materiał dodatkowy) stapiający się wraz z materiałem podstawowym, aby utworzyć spoinę i polepszyć jej własności.
3. Rodzaje połączeń spawanych oraz spoin spawalniczych , spoiny robocze - szkice.
Spoiny mogą być :
- dolne - górne - pionowe - jednowarstwowe
- jednowarstwowo - dwustronne - wielowarstwowe
Rodzaje połączeń spawanych
- czołowe - zakładkowe- teowe- kątowe- „na zamek „
- czołowe z jednostronną nakładką
- czołowe z dwustronną nakładką’ - nakładkowe
Rodzaje spoin
- nakładki cząstkowe
- stykowa w połączeniu teowym
- stykowa w połączeniu czołowym
- stykowa w połączeniu kątowym
- szczelinowe - otworowa - przetapiana
- krawędziowa
- pachwinowa w połączeniu zakładkowym
- pachwinowa w połączeniu teowym
- pachwinowa w połączeniu kątowym
- stykowa ( krawędziowa ) - stykowa (pachwinowa )
- stykowa ( przetapiana ) - elektrolit
4. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze - przyczyny powstania. Konstrukcyjne i technologiczne . Sposoby kompensacji spawalniczych.
Odkształcenia i naprężenia - przyczyny powstania:
W procesie stygnięcia następuje skurcz materiału , który ma charakter
nierównomierny wywołany
nierównomiernym rozkładem temp. Wskutek tego skurcz w materiale spawanym występują naprężenia spawalnicze oraz odkształcenia części spawanej. Naprężenia spawalnicze są bezpośrednim powodem pęknięć w czasie stygnięcia. Zmniejszenie ich jest możliwe przez odpowiednio dobrany proces technologiczny spawania, wstępne wygrzewanie elementów spawanych w całości i potem powolne ich studzenie lub przez wyżarzanie części po spawaniu. Stale stopowe stosowane do spawania poddawane są po spawaniu obróbce cieplnej, polegającej na wyżarzaniu , normalizacji lub ulepszaniu .
W spoinach występują naprężenia, żeby je zmniejszyć wykonuje się odpowiednie zabiegi np. - spawać należy blachy o tej samej grubości
5. Porównanie połączeń spawanych i nitowanych . Zastosowania wady i zalety.
Połączenia spawane stosuje się:
- w konstrukcjach stalowych , masztach, słupach, mostach,
- w budownictwie stalowym
- przy produkcji kadłubów okrętowych
- przy wytwarzaniu karoserii samochodowych
- w produkcji wagonów kolejowych
- przy wykonywaniu korpusów ciężkich maszyn
- przy wykonywaniu rozmaitych części maszynowych w różnych gałęziach przemysłu
Wady połączeń spawanych:
- niepełne przetopienie materiału łączącego , a więc przyklejanie spoiny do materiału
- przepalanie materiału lub spoiny i powstanie tlenków
- wtrącanie szlaki w spoinie
- pęknięcia w spoinie
Zalety połączeń spawanych:
- dowolne ustawienie łączących ścian
- nie osłabiają przekroju łączonych materiałów
- pozwalają osiągnąć szczelność
- nie zmieniają kształtów przedmiotów nitowanych
Wady połączeń nitowanych
- wiercenie otworów
- znaczne nakłady robocizny
Połączenia nitowane stosuje się:
- w konstrukcjach stalowych, kadłubów samolotów
- zaleca się stosowanie nitów do łączenia elementów wykonanych z materiałów trudno spawalnych
- w przypadku gdy nie można spawać ze względu na odkształcenia termiczne lub ze względu na małą grubość elementów łączonych.
7. Pojęcie samohamowalności gwintu. Wykres zależności sprawności gwintu od kąta wzniosu.
Śruba będzie samohamowalna, jeżeli dowolnie duża siła osiowa Q, obciążająca śrubę, nie wywoła jej obrotu. Warunek ten będzie spełniony, jeżeli przy opuszczaniu moment Ms będzie równy zero lub mniejszy od zera:
Ms = 0,5×ds×Q×tg(g+r‘) £ 0
Nierówność ta będzie spełniona, jeżeli g£ r‘ - warunek samohamowalności śruby. Śruba jest samohamowalna, jeżeli kąt wzniosu linii śrubowej jest mniejszy od pozornego kąta tarcia. Śruby samohamowalne są mało sprawne.
Wykres zależności sprawności gwintu od kąta wzniosu,
Z wykresu widać, że przy wzroście kąta sprawności rośnie najpierw bardzo szybko, potem woniej. Stosujemy w śrubach różnie kąty g. W mechanizmach, w których zależy nam na dużej sprawności, np. w prasach, stosujemy kąt g = 18 ¸ 25o.
W mechanizmach, które muszą być samohamowalne, np. podnośniki stosujemy kąt
g = 4 ¸ 6o.
W śrubach złączonych wymagana jest samohamowność, toteż stosujemy małe kąty
g = 1,5 ¸ 5o.
8. Sprawność gwintu.
Sprawność gwintu jako maszyny roboczej wyrażamy stosunkiem pracy użytecznej do pracy włożonej. Sprawność dla przypadku zmiany pracy momentu obrotowego na pracę siły podłużnej
Praca użyteczna odniesiona do jednego obrotu śruby jest równa iloczynowi siły prze skok
Lu = Q×h = Q×p×ds×tgg
praca włożona w czasie jednego obrotu
Lw = 2×p×Ms = 0,5×2×p×Q×ds×tg(g+r‘)
więc sprawność
h=
czyli:
h =
Sprawność śruby zależy od kąta pochylenia linii śrubowej i od współczynnika tarcia
Kąt największej sprawności
gopt =
wartość zaś sprawności maksymalnej przy tym kącie wynosi:
hmax =
9. Spiętrzenie naprężeń - naprężenia, które występują w pobliżu karbu lub otworu badanej próbki. Mają one rozkład niejednorodny. Maksymalna wartość naprężenia pojawia się na dnie karbu. Spiętrzanie naprężeń powoduje zmianę wytrzymałości elementu
10. Zmęczenie materiału - zjawisko pękania materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń.
Obciążenia zmęczeniowe – są obciążeniami zmiennymi w czasie, typowymi obciążeniami dla różnorodnych części i podzespołów maszyn. Odpowiadające im naprężenia nazywane są naprężeniami zmiennymi lub naprężeniami zmęczeniowymi. Przebieg obciążeń zmiennych w czasie jest określany jako widmo obciążenia. Może przebiegać nieregularnie, przypadkowo lub w sposób ustalony.
Pod wpływem sił działających zmiennie w czasie
- obciążenia jednostronnie zmienne (tętniące)
- Obciążenia obustronne zmienne (wahadłowe)
- obciążenia niesymetryczne
ko=zo/xz
wartość wsp wytzymałości zmęczeniowej określa wg metody Moszyńskiego. Xz = A B C
A- wsp spiętrzenia naprężeń; B- wsp wielkości przedmiotu; C- wsp. Pewności.
A= A1 + A2 -1 A1- działanie karbu A2= wsp stanu powierzchni A1= 1+(alfa -1) * wsp wrażliwości na działanie karbu.
Jedna z hipotez mówi że zmiany obciążeń tworzą histerezę. W praktyce naprężenie max jest małe bo jest już poza strefą sprężystą i odkształcenie plastyczne niweluje część naprężeń.
Rodzaje przełomu - statyczny (włóknisty lub ziarnisty) - zmęczeniowy ( gładki)
Wykres Wohlera
11. Grubość płaszcza.
Przykładowe obliczenia:
średnica wewnętrzna zbiornika Di=900 mm,
z=0,7,
materiał płaszcza zbiornika: stal grupy 1.1 P275N.
Rp0,220=275N/mm2,
Rp0,250=264N/mm2,
Rp0,2100=245N/mm2,
Rp0,2150=226N/mm2,
Rm=390-510 N/mm2,
A5=24%
Minimalna praca łamania ( udarność)=27J
maksymalna temperatura wyniesie Td = +70˚C, dla tej temperatury Rp0,270=256,4N/mm2,
W zbiorniku
fd =min(153,8; 146,2)
ftest =261 N/mm2
Zgodnie ze wzorem:
Obliczeniowa grubość części walcowej płaszcza wynosi:
e=2,64 mm
odchyłka na korozję c=s*τ=20*0,04=0,8 mm,
ujemna odchyłka grubości blachy ( z normy dla blach) δe=0,5 mm,
Grubość nominalna
en>e+c+ δe=2,64 +0,8+0,5=3,94 mm.
Przyjęto en=4,5 mm
Nadwyżka ekstra grubości:
eex=4,5-3,94=0,56 mm
12.Grubość dna elipsoidalnego Powłoki cylindryczne i sferyczne zgodnie z normą EN-13445-3 punkt 7.5.3 strona 29.
Następujące wymagania ograniczają zastosowanie den:
r≤0,2*Di (jest spełnione),
r≥0,06*Di (jest spełnione),
r≥2*e (do sprawdzenia po dobraniu dna)
e≤0,08*De (jest spełnione),
ea≥0,001*De (jest spełnione),
R≤De (należy sprawdzić)
Wymagana grubość dna powinna być największa z trzech obliczonych wielkości: es, ey, eb.
es – wymagana grubość dna ze względu na naprężenia membranowe w centralnej części dna.
ey=wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia osiowo-symetrycznego płynięcia materiału.
β – należy znaleźć z wykresu
Dla polskich den:
Gdzie fb – naprężenia projektowe dla wyboczenia:
eb – pożądana grubość wyoblenia dla uniknięcia wyboczenia plastycznego.
dla następujących danych:
ciśnienie w zbiorniku P=0,6 MPa,
ciśnienie w głowicy P=1,0 MPa,
...
mala18mi