Mašinski Elementi Miroslav Ognjanović PDF [PDF]

Zitiervorschau

www.skripta.info

SAD RŽAJ ]. IJvod - d lj i sadržaj m ašin sk ih elcm cnatn

1

2. OpSli d c o .......................................................................................................

2.1. Slan đarđr/.ncijn m ašinskih dc/ova i s k io p o v a ........................... 2.2.1. Osnove za standardizaciju ............................................................. .. 2.1.2. Principi stan đ ard izad je.................................................................. 2.2. Tolcrandje m ašinskih clciova i s k lo p o v a .................................... 2.2.1. Tolerancijc dužinskih mera . . . . . . . . .......................................... 2.2.2. Tolerancijc oblika i položaja osa i površina m asinskih delova . 2.2.3. Tolerandjc lirapavosti p o v ršin a ...................................................... 2.2.4. Izbor lolerancija i nalt^anja............................................................... 2.3. O snove proračuna m ašinskih eJcm cnata.................... ................. 2.3.1. Radna opterećenja m ašinskih clenienata........................................ 2.3.2. Radni naponi u mašinskim delovima . ........................................... . 2.3.3, Kritični naponi mašinskili d d o v a ................................................. 2.3.4. Siepen sigumosti mašinskog d e )a ................................................... 2.3.5. Radni i kritidii naponi za dodirna (površinska) naprezanja , . . . 2.3.6. Proračun stepcna sig u rn o sti............................................................. .

3. p lem e n ti za vezu - M ašinski s p o j e v i ...................... 3 .L N a v o jn i s p o je v i ............................................................ 3.1.1. Navoj i navojni sp o je v i.......................................... 3.1.2. Zavrtanjske v e z e .................. .................................. 3.1.3. Pokretni navojni spojevi - navojni prenosmci . . 3.2. N e r a z d v o jiv i s p o je v i.............................. .................... 3.2.1. Zavareni sp ojevi........................................................ 3.2.2. Zalepljcni sp ojevi...................................................... 3.2.3. Zalemljeni sp o jcv i................................................... 3,2,4 Zakovani sp o jev i...................................................... 3.3. B ia stič n i s p o je v i ( opruge ) ........................................ 3.3.1. Pleksione op ru g e...................................................... 3.3.2. Torzione o p m g e ............................................ .. . . . . 3.3.3. Složcno naprcgnute o p ru g c ..................................... 3.3.4. Gumeni elašlični e le m en ti..................................... 3.3.5. Materijal i polufabrikati za tzradii o p ru g a ............

4 4 5

6 6 33 38 42 50 50 51 58 71 74 79 87 88

90 116 157 172 172 179 181 183 187 187 192 196 197 198

4. Itlcm enti za prcnos s n a g c ..................................................................... '2 0 4 4.1. F rik c io n i paro v i ................................................................................... 207 4.1.1. Osnovne karaktcristike i po d ela..................................................... 207 4.1.2. Klizanjc, prenošenje i radni vek frikcionih p aro v a..................... 211 4.1.3. Matcrijal frikcionih parova........................................................... 214 4.1.4. Jzbor dimcnzija i optimiranje frikcionih parova.......................... 216 4.2. Z u p č a n ip a r o v i..................................................................................... 216 4.2.1. Osnovnc karakteristike i p o đ e la ................................................ .. . 216 4.2.2. Cilinđrični zupčani p arovi............................................................... 227 4.2.3. Konusni zupčani p aro v i................................................................... 301 4.2.4. Pužni p a ro v i....................................................................................... 315 4.3. K a iš n i p a r o v i.......................................................................................... 329 4.3.1. Osnovne karakteristike i podela..................................................... 329 4.3.2. Pljosnati kaišni parovi..................................................................... 337 4.3.3. Trapezni kaišni parovi..................................................................... 340 4.3.4. Poiy-V kaišni p arovi........................................................................ 352 4.3.5. Zupčani kaišni parovi....................................................................... 354 4.4. L a n č a n ip a r o v i....................................................................................... 358 4.4.1. Osnovne karaktcristike i pođcla..................................................... 358 4.4.2. Oblici i mcrc lanaca i lančanika.................. .................................. 359 4.4.3. Čvrstoća i vck lančanih parova....................................................... 361 4.4.4. Izbor lanaca i optimalnih paramctara lančanog p a ra ................... 363

5. R lcm cnti za obrlno k r c t a n j c ................................................................ 366 5.1. Vraiila i o s o v in c ................................................................................... 367 5.1.1. Konstrukcioni oblici i vrstc vratila ,osovina i osovinica........... 367 5.1.2. Optercćenje v ratila ........................................................................... 371 5.1.3. Čvrstoča v r a tila ................................................................................. 375 5.1.4. Krutost i stabilnost vratila................................................................. 381 5.1.5. Izbor dimenzija i materijala v r a tila .............................................. 383 5.1.6. Spojevi vratila i g la v č in e ................................................................. 389 5.2. K o trlja jn i I c ž a j i ..................................................................................... 404 5.2.1. Vrste i karakteristike kotrljajnih ležaja .......................................... 405 5.2.2. Tolerancije lc ž a ja .............................................................................. 411 5.2.3. Čvrstoća, nosivost i radni vck le ž a ja ............................................ 413 5.2.4. Izbor i ugradnja ležaja..................................................................... 424

5.3. K lizn i I c ž a ji............................................................................................... 438 5.3.1. Stanjc u kliznom s p o ju ..................................................................... 438 5.3.2. Nosivost ležaja sa klizanjem poluokvašenih površina................ 439 5.3.3. Nosivost icžaja sa hidrodinamičkim plivanjcm .......................... 442 5.3.4. Nosivosl lcžaja bcz d o đ ira ................................................................ 451 5.3.5. Zagrevanje kliznih lc ž a ja .................................................................. 452 5.3.6. Podniazivanjc kliznih le ž a ja ............................................................ 454 5.3.7. Posteljica kliznih le ž a ja ..................................................................... 456 5.3.8. tConstaikcijski oblici sklopova kliznih lcžaja................................ 460 5.4. S p o jn icc i k o č n ic c .............................................. .................................. 465 5.4.1. Krute spojnicc..................................................................................... 466 5.4.2. Idastičnc spojnicc.............................................................................. 469 5.4.3. Zglobne s p o jn ic e .............................................................................. 474 5.4.4. Kandžasle i zupčaste sp o jn icc......................................................... 476 5.4.5. Frikcionc sp o jn icc.............................................................................. 478 5.4.6. Sinhro - sp o jn icc.............................................................................. 482 5.4.7. K očnicc...................................................................................... • • 483 6. Hlcmcnti sudova, arm atura i h idrauličnih in s ta la c ija .................. 6.1. S u d o v i p o d p r itis k o in .......................................................................... 6.2. E lc m c n ti ccvo vo d a i a rm a tu rc ......................................................... 6.2.1. Cevi ccvovodnih siste m a ................................................................... 6.2.2. Cevni zalvarači...................................................... 6.2.3. Hlcmcnti za kompcnzaciju dilatacija i oslanjanje cevovoda . . . . 6.3. B lc m c n ti instalacija za u ljnu h id r a u lik u ....................................... 6.3.1. Klipni parovi i razvodnici................................................................ 6.3.2. Akumulatori pritiska i v c n tili............................................................ 6.3.3. Filtri i hladnjaci za-u ljc..................................................................... 6.3.4. Cevi i cevni priključci za uljnnu hiđrauliku..................................

485 485 490 490 496 499 500 501 504 504 506

1. UVOD - C IU I SADRŽAJ MAŠINSKIH ELEMENATA Mašinski elememi su opšie stručn? tiisciplina čiji je cilj izučavanje osnovnih komponenala mašina koie ulaze u sastaV većine ili svih mašinskih sistema odnosno konstrukcija. Znanja stečena kroz ov3i prcdmet treba da omoguće konstruisanje, izbor i komponovanjc niašinskih elemenata u siožene strukture mažina različitih namena. Nadovczuje sc na znanja iz otpornosti materijala i mehanike, mašinskih materijala, tehničkog crtanja i nacrtne geometrije i đrugih. Obuhvata izučavanje realnih konstrukcionih reSe.nja uz korišćenje teorijskih znanja, izvedenih rešenja i iskustava. Rešenja nisu uvek jcdnoznačna i iz\'ode se uz značajno učešče inžcnjerekog razmižljanja i odJučivanja. To je nov pristup u načinu rada studenata, koji u ok\'iru ove discipline i u ovoj Eazi obrazovanja počinje da se izgradjuje. Komponente mažinskih sistema izučavaju se sa gledišta njihove funkdje, namene ođnosno oblasti primene. Analiziraju se oblici, konstrukciona reženja, standardi, materijali i načclno način izrade. Proračun koji se zasniva na analizi radnih i kritičnih stanja (napona), siepena sigurnosti, krutosti i dr., izvodi se s ciljem da se sagledaju postupci za izbor standardnih delova (komponenata) i za konstruisanje nestandardnih. Slcdeči korak, komponovanje mašinskih clemenata i drugih celina u složcne strukturc, izučava se u prcdmetima konstruisanja. Strukturu niašine čine funkcionalno povezani dclovi tako da može izvršavali funkciju kojoj je namenjcna. S toga je mašina ili šire mašinski sistem, matcrijalizovani proi'A'od ljudskog rada namcnjen samostalnom izvršavanju ncke funkcije. Prema ovoj funkciji mašinc (sistemi), dele se na radne, encrgctske i namcnske. Radne mašine namenjene su izvršavanju radnih funkcija kojc se sastoje u transformaciji maierijala: obrada, prcrada, mešanje, transport i dr. Energctske mašine i mašinski sistemi koristc se za preivaranje jcdnog oblika encrgije u drugi tj. izvršavaju cncrgetskc funkcije. To su $ve vrste motora, turbina, gencratora,

2

pumpi, kompresora, ventilaiora i sJ. Namcnski sistcmi namcnjeni su poscbnoj nameni. Ova opžta funkcija ostvaruje sc izvrSavanjcm niza parcijalnih funkcija, a parcijalne funkcijc čini skup eleincmarnih funkcija. Opšia, parcijalnc i clcmcntarnc funkcije su hijcrarhijski povezanc, a u svakom od nivoa (parđjalne i elemcniarnc), funkcijc su u medjusobnoj sprezi. U maSini odnosno u maiSinskom sisicmu prisuina je složcna struktura funkcija koja omos»ućiijc osivarivanjc opSic funkcijc. Dclovi maSina koji se bcz razaranja ne mogu dalje rasklapati su mašinski delovi ili osnovni delovi maSine. ViSc mašinskih đclova funkcionalno povczani čine mašinski sklop ili podsklop. ViŽe mašinskih dclova, [X)dsklopova i sklopova čine mašinsku gnipu ili podgrupu. Funkcionalna cclina sačinjena od vi5e maSinskih delova, podsklopova, sklopova, podgrupa i maSinskih grupa je mašina. Ovo je rcalna struktura mašine u kojoj se odvija apstraktna struktura naprcd navcdcnih funkcija. Mašinski clcmenti mogu biti mašinski dclovi, sklopovi, podskiopovi i šire celine, koji izvršavaju eiementarnu funkciju u mašini. Dclc se na opšte i na posebne mašinskc clemente. Opšti mašinski clemcnti sc koristc na svim ili na većini mašina dok se posebni ugradjuju samo u nekint. Klipni mchani/'iini, na primer koristi se samo kod klipnih mašina. Osim toga broj ciemcntarnih funkcija u mašinama je znatno veći ođ broja mašinskih clcmenata. U nedostatku odgovarajućeg mašinskog ciemcnia razvijaju sc spccifićni iz\'ršioci datc clemcntarnc funkcijc. Taj novi izvršilac elementarne funkcijc postaje novi mašinski element ako se ponavlja na drugim mašinama u toj užoj ili Siroj oblasti mašinstva. U okviru prcdmeta "Mašinski elcmenli" izučavaju sc opšti mašinski clcmcnti koji se svrstavaju u sledeče grupe. - Elementi za vezu (mašinski spojevi) obuhvaiaju clcmentc za ncrazdvojne veze: zakovani spojcvi, zavareni spojcvi i zalepljcni spojcvi kao i elcmenie za razdvojivc vcze: navojni spojcvi, spojcvi č\'rstim naleganjem, spojevi klinovima, žlcbni spojevi i clastični spojcvi (opruge). - Elementi za prenos snage obuhvataju frikcionc parovc, zupčane parove, kaišnc (remcne) parove i Iančane parove. - Elementiza obrtna kretanja uključuju vratila i osovine, osovinice, kotrijajnc lcžaje, klizne ležaje, spojnicc, kočnice i dr. - Elementi armatura i hidrauličkih mstalacija: sudovi pod pritiskom, ccvi, cevni zatvarači, klipni parovi, razvodnici, ventili i sl.

2. OPŠTI DEO MaSinski clcmcnii obuhvataju heierogcnu problcmatiku u okviru koje jc tcško postaviti op?ia pravila za jedinsiveno izuCavanje svih biinih činjcnica. Režavaju se konkrctni inžcnjerski zadaci poiazcći od icorijskih osnova mchanikc, otpornosii matcrijala, tehnologije materijala i sl. Op5ta pravila su definisana u ovim disciplinama i primcnjuju se na izučavanjc realnih konstrukcija maSinskih clemenata. Ipak neka uopštenja se mogu uspostaviti jcr su osnovnc smcrnice u izučavanju svakog od mažinskih elemenata: - karakicristike i podela; - geomctrijske mere i toleraneije; - na{X)nska stanja, proračun čv'rstoćc i radnog vcka; - izbor dimenzija i optimalnih parametara mašinskih eiemcnata. U okviru ovih razmatranja izračunavaju se dimenzije koje treba uskJaditi sa tehničkiiri propisima (standarđima) ili se iz skupa (familijc) standardnih dclova odabiraju standardni delovi odnosno skiopovi. Za izračunate dimcnzijc i za usvojene oblike propisuju se dozvoljena odstupanja - tolcrancijc. Proračun čvrstoćc odnosno radnog vcka sprovođi se po odgovarajućcr;. postupku koji takodjc može biti izdvojen kao opšti princip. S tim u vezi u ovom poglavlju izdvojeni su odcljci od opsieg značaja za svc maJinskc eicmentc i za clruge maSinske delove. To su pitanja u vczi sa siandardizacijom, tolerancijama i sa osnovama proračuna ma§inskih clemcnata. S ciljcm da sc postigne dalje uopStavanjc, opžti maSinski cicmcnti su razvrstani prema funkcijama u grupu elemcnata, za prcnos snage, za obrtna krcianja i za hidrauiičkc instalacije. 0 ok\*iru ovih cclina takodje su uspostavljene zajedničke teorijske osnove.

4

2 .1 .

Standarđizacija mašinskih delova i sklopova Standardi su jcdnobrazni tchnički propisi na nacionalnom (dr/a\-nom) i na intcrnacionalnom nivou koji imaju snagu zakona. Svi učcsnici u nekoj oblasti su u obavc/j da ih primcnjuju. Omogućuju niz. po/.itivnih efckata kao što je poboljšanje kvaliieta proizvoda, razmcnjivosi dclova, pojcdnosiavljcnjc proizvodnje i proccsa konsiruisanja, nižu ccnu kao i otklanjanjc spornih pitanja na relaciji proizvodjačkorisnik proizvoda. Ovako značajni pozitivni cfekti siandardinia omogućuju žiroku primenu i to bez koriSčcnja srcdstava prinudc. Proizvod uskiadjen sa standardima prihvatljiviji jc i ckonontičniji za ekspioaiaciju i za održavanje. Na nivott država donose sc nacionalni stanđarđi kao što su JIJS (Jugoslavija), DIN (Ncmačka), GOST (Rusija), NF (Francuska) i td. Na medjunarodnom nivou je Mcdjunarodna organizacija za standardizaciju ISO (Intcrnalional Standard Organization) koja donosi mcdjunarodnc siandartle. Mcdjusobno povczivanjc nacionalnih organizacija za standarde i usaglašavanje pojedinačnih standarda je vcoma prisulno. lEvropska unija jc doncla višc zajcdničkih standarda za ovu gmpu država pod nazivom EN - Evropske norme. Zemlje jwtpisnice tiogovora u okviru ISO organizacijc obavezale stt sc da u celini prihvalc standardc ISO. Prevodjenjcm na nacionalne jezike i uklapanjem u Iokalne propisc formiraju sc standarđi kao što-su JUS-ISO, DIN-ISO i td. Na ovaj način naši tchnički propisi se uskladjuju sa mcdjunarodnim. Ovaj princip je prihvatila većina zemalja. Na mcdjunarodnom nivou vodeću uiogu imaju razvijene iiulustri jskc zemlje. U oblasti mašinstva vodeći standard je DIN koji je najčcšći prcdlagač novih standarda i izmena postojcćih na nivou ISO. Diskusije o predlozima sc vodc u komisijama za uža područja standardizacije, kojc sc l'ormiraju od ovlašćenili predstavnika nacionalnih organizacija za standarde. IJsvojeni standardi na nicdjunarodnom, a u novije vremc i na nacionalnom nivou su sa snagom prcporuke. Ekonomski motivi i velike pogođnosti u medjusobnoj komunikaciji su đovoljni podsticaji da se tlogovorcni propisi primenjuju bez prinudc.

2.1.1. O snove za standardizaciju Standardima se prvenstveno proj)isuju numeričkc vrcdnosti fizičkih veličina kao što su dužinskc mcre, tolerancije, karakterLstikc materijala itd. Osnova za formiranjc numcričkih nizovji kojima se pokoravaju navedenc fizičkc vćličine su rcdovi brojeva R5, RIO, .R20, R40 i RSO. To su geometrijski nizovi sa faklorima porasta r = 1()1/5 = 1,6 za R5, zatim r = 101/10 = 1,25 za RIO; r = 101/2° = 1,12

5

za R20; r = 10: 4,1 = 1.06 za R40 i na kraju za RSO faktor porasia jc r = 10lySO = = 1.03. Navcđoni nizovi su sa različitim nusiinama numcričldh vrcdnosii. Iz.bor sc vr5i prema poćrcbi ođnosno prema \Tsit fiz.ičkc vcličine koja sc standardizuje. Najveći razmak izmcdju brojeva jc u redu R5, a najmanji u najgužćom redu R80. Fizičkc seličine i drugi parametri koji se izražavaju numcričkim vrcdnostirna stanđardizuju sc u obiiku gcometrijskog niza brojcva iz odgovarajućeg standardnog reda. Delovi i sklopovi siandardizuju sc u vidu lamilija istovctnih oblika različitih dimenzija i drugih paramctara čijc sc numcričkc vrcdnosti svrstavaju u navcdcnc geomctrijskc nizove. P(Xlaci koji se unose u standarde dobijaju se na osnovu naučnih isiraživanja, cksperimenata i iskustava u proizvodnji i u eksploataciji. Osim ovih korisic se i druci izvori podataka, a u slučaju viSe različiiih izvora, izbor se vrSi na bazi različitih kriterijuma uključujući tehničke, ekonomske a često i mnogc druge. U cclini uz.ev1 osnove za formiranjc standarda su znanja, podaci i iskustva, zatim standardni redovi i Famifijc konstrukcionih oblika.

2 . 1.2 . Principi standardizacije Standardima sc propisuju vrlo različiti tchnički normativi, a osim toga standardi su zasnovani na odredjenom pristupu tj. principu. To može biti - sumdardizacija postupaka t proccsa, - sLandardizacija fizičkih karakteristika, - standardizacija dužinskih mera, - standardizacija mažinskih dclova i polufabrikata, - standardizacija sklopova i konstrukcija. Standardizacija postupaka i proccsa je jedan od žiroko rasprostranjenih principa u formiranju standarda. Standardizuju se postupci ispilivanja dciova i konstrukcija, postupci proračuna, postupci prikazivanja (crtanja), postupci propisivunja tolerancija itd. Fizičkc karakteristikc kao žto su osobinc inatcrijala, zatim dužinske mcrc kao što su debljinc limova ili đimenzijc standardnih profila itd., čine grupu standarda koji obc/.bcdjuju podatke uskladjene na nacionalnom i internacionainom nivou. Standardizacija mažinskih delova i sklopova, uključujući tu i polufabrikatc i siične objektc omogućuje da sc taj objekat u potpunosti dcfiniše. Propisuje sc oblik koji se zajeđno sa dimcnzijama razvija u familiju. Dimcnz.ijc sc svrstavaju u gcometrijske nizovc. Propisuje sc maierijal, kvalitei, tolerancijc, označavanje pa i način izrade.

6

2.2

.

ToSerancije mašinskih đeiova i skiopova MaTnski deiovi sn ogramCcni povržinama otiredjenog ohiika Ciji su položaji umdjeni dimen/jjama. Usled odsiupanja ma^ina i alata, odstupanja kvaliteta materijala : nesavrSenosti posfužilaea maiUna, nije moguee apsoluttto ta^no izradm predvidjcne mcrc i oblike maiinskih delova. Odstupanja mogu biti manja ili veća. Izrada delova sa mafim odstupanjima (visoke taćnosu) je skupa. Delovi nedovoljne tačnosti neispravmo izvrSavaju predvidjenu funkdju. To nameec potrebu za. delovima sa propisanim odstupanjcm mera i oblika odnosno potrebu oa se odstupanja propiSu. Tolerancijc su dozvoijena odstupanja neke veličine ili parametra u odnosu na tačne vrednosti. Omogućuju zamenjivost maštnskih delova i ekonomičnost proizvodnje. Stanđardima su predvidjenc - tolcrancije dužinskih mera,

- tolerancije oblika i položaja povrtina i osa deiova i - tolerancije hrapavosti obradjenih povrsina. O ’O su opSte tolerandje iz kojih se izvode i posebne za pojedine maSinske elemcnte kao Sto su loierancije navoja. tolerancije zupčanika. toterancije ležaja t dr. Priiagodjcne su specifićnostima obiika ovih delova i funkciji koju iz\'rSavaju.

2,2.1. Tolerancije dužinskih mera

Osnove tolerancija dužinskih mera datc suu standardima ISO 2S6-1 i ISO 2862 odnosno u standardima JUS M.AUOO i JUS M.Al.101. Đopunjeni ISO sistcm tolerancija dužinskih mera jeusvojen 1988. godine, a domaći standardisu izmenjeni neSto kasnije. Navedeni standardi propisuju osnove sistema, osnovne pojmove i osnovne oznake kojih se svi korisnici moraju pridržavati. Mnoei drugi izvedem pojmovi nisu propisani kakobistandard bio prihvatljivza razlićite uslovei za različita jezička područja. Dužinske mere su podeljene na spoljaSnje i na unutrašnje. SpoljaSnje mere su one mere kod kojih pri merenju pipci mernog instrumenta prilaze sa spoljne strane tj. obuhvataju maSinski deo. Pri utvrđivanju unutraSnjih mera pipci mernog instrumenta prilaze sa unutraJnje strane. U navedenim standardima ove dimenzije su razdvojene tako Sto se spoljaSnje označavaju malim slovima latinice, a unutraSnje

velikimslovima. Isii principvaži i zasvedruge parametre u ve?.isa ovim dimenzijama. Ovaj pristup je prihvaćen u celom svctu uključujući istočne zcmlje i zemlje dalckog istoka čije se pismo u potpunosii razlikuje. Na slici 2 .1 nazančene su spoljašnja, unutraSnja i neodrcđena dužinska mera. Ova poslednja ne spada ni u jednu od prve dve grupe jer jedan pipak mernog instrumenta naleže sa spoijažnje, a drugi sa unutraSnjestrane. Ovak\*emere mogusesvrstavati ugrupuspoljriiJnjih ili unutrainjih dužinskih mera, prema potrebi.

1 /■ / / /' /

1 1 1 1 ----------u__

'/ /, // // ■ /^

Slika.2 ,] Vrste duzinskih mera: a) spoljašnja, b) unurrasnja, c) neodređena

Nazivna mera (d, D) je ona mera koja sc unosi na crtež i od kojc se mere odstupanja. Može biti spoljašnja i unutrainja. To nije mera koja se oćekuje da bude izrađena i izmerena na mašinskom de!u. Nazivnom merom definisane su idealne konture tj. nuita linija (0-0) od koje se meri veličina odstupanja (slika 2 .2). Granične mere su propisanc granice između kojih treba da se realizuje (izradi) odgovarajuća dužinska mcra. To su gornja granična mera i donja granična mera. Gornja granična mera d odnosno D je najveća dopuStena \Tcdnost. Donja granična mera dd odnosno Dd je najmanja dopuštena vrednost. Stvarna mera (dr Ds) je ona veličina dužinske mere koja se dobija neposrednim merenjem mažinskog dela odnosno čitanjem naskali mcrnog instrumenta. S obzirom da se ma$ine podcšavaju za izradu srednjih \Tednosti izmcđu graničnih mera, to su najučestanije stvarne mere oko sredine područja rasipanja koje je definisano graničnim merama. Ispravne su samo one stvarne mere koje su između graničnih dd < ds < ^ o d n o sn o Dd < Ds < D Onestvarne mere kojesu izvan ovog područja su neispravne. Sclekcija (odvajanje) ispravnih od neispravnih mera vrži se postupcima merenja i kontrole koji nisu predmet ovog razamatranja. Neispravne stvarne mere mogu biti dvojake: dobre i loše. Dobra mera je ona koja se doradom može dovesti u granice tolerancije. To j e ^ > ^ o d n o sn o Ds < Dd. Loša mera se ne može doradom dovesti da bude između graničnih mera (ds < dd, Ds > Dg). Previže proSireni otvor se doradom ne može smanjiti niti se previše smanjena spoljna mera

8

I

čepa odnosno osovine, ne može povećati. Takvi đelovi su za odbacivanje - loši su, sa lošom su merom. Odstupanje je razlika između neke od navedenih mera i nazivne mere. Može biti gornje granično odstupanje, donje granično odstupanje i stvarno odstupanje. Međunarodnim standardom su propisana granična odstupanja i po veličini i po načinu označavanja. Za oznaku su usvojena početna slova naziva u francuskom jeziku. Gornje granično odstupanje {ecart superieur) označava sesa es = d - d O

odnosno ES = D — D O

Donje granično odstupanje (ecart inferieur) obeležava se sa ei = dđ — d

odnosno

E l = Dd — D

9 U prethođnim varijantama ISOsiandarda ođstupanja su obeiežavana sa^, oclnosno A , od naziva u engleskom jeziku - accurance. Oznake ostalih veličina ovim stanđardima nisu propisane tese mogu prilagođavati duhu jezika. Ođstupanja mogu biti pozitivna i negativna i mcrese u odnosu na nultu liniju. Pozitivna ođstupanja nanose se iznad nulte linije, a negativna ispođ. PoSto su odstupanja vr!o mala u odnosu na nazivnu meru to se grafički prikaz ostvaruje u drugačijoj razmeri. Za tu s\Thu koristi se koordinatni sistem u kojem se apscisa pokJapa sa nultom linijom, a ordinata predstavlja odstupanje (e,£) u odgovarajućoj razmeri (slika 2 .3).

0

0

Slika 2.3 Dijagra/ni toierancijskih polja: a) za spoljnu meru, b)za unutrašnju meru Tolerancijsko polje je područje dozvoljene varijacije stvarne mere. Širina ovog polja je za spoljnu meru /, a za unuirašnju T. t = dg - d đ = es - ei T = Ds - D a = E S - E I Varijacija stvarnih mera realizuje se tako da su kod ispravno vođenog tehnološkog procesa, najučestanije srednje vrednosti stvarnih mera. Raspodela gustine verovatnoće je simetrična - Gausova normalna raspodela. Ako je raspodela gustine verovatn o ć e ( s lik a 2.4) pomerena u odnosu na sredinu tolerancijskog polja, veliki broj izradenih komada nalazi se izvan granice tolerancije. Potrebno je đopunsko podeSavanje. Za uže tolerancije t odnosno T raspodela fi mora biti viSe spljoStena i obrnuto. Uže područje rasipanja (t, T) i spljoStena Gausova raspodela dobijaju se korišćenjem preciznijih mašina, čeSćim podeSavanjem i oštrenjem alata i primenom poscbnih postupaka izrade. Broj neispravnih komada čije su ostvarene mere izvan granica tolerancije je veći. Povećava se procenat Skarta (slika 2.4b). Stoga se sa smanjivanjem tolerancijskog polja uvećavaju troSkovi proizvodnje po preibližno eksponencijalnom zakonu (slika 2 ,4c).

10

Slika 2 .4 Raspodela ostvarenih mera nad tolerancijskim poljetn: ' a) ispravan (1) i neispravan (2) proizvodni proces, b) raspodela gustine verovatnoće sr\-amih mera za različita tolcrancijska poljz c) uticaj veličine toierancije na troškove proizvodnje

a) Parametri tolerancija dužinskih mera Tolerancije dužinskih mera određene su veiičinom i poiožaiea: loierancijskog poija. Pomoću ova dva parametra definiSu se granična odstupama odnosac granične vrednosti Sirokog podmčja dužinskih mera.

Veličina toierancijskog poljaodnosno tolcrancija (/ ili T) utvrScna je u zavisnosti od područja nazivnih mera i od k'vaiiteta tolerancije. Nazivnc mere 1 - 500 mm podeijene su u trinaest područja i za svako od područja izračunata je tolernacijska jedinica / = 0,45-Jv7J + 0,001 D ;

D = ^Dj-D,

gde su D\ i D 2 - granične vrednosti područja nazivne mere. Za celo jedno područje nazivnih mera tolerancijska jedinica je ista. Navedeni obrazac je empirijski i omogućuje da se veličina tolerancijskog polja izrazi posredstvom veličine nazivne mere. Podela nazivnih mera na područja izvržena je tako da ih u zoni manjih vrednosti ima više, a u zoni većih vrcdnosti da ista tolerancijska jedinica odgovara večem području nazivnih mera. Povećavanje tolerancijske jedinice, a time i tolerancijskog poljaodgovara približno trećemkorenu porasta prečnika. Ovazavisnost (slika 2.5a) je degresivna i u zoni velikih dužinskih mera porast je mali. S toga jeza veće dužinske mcre (500 - 3150 mm) uvedena druga tolerancijska jedinica I = 0,004-D + 2,1 ;

D = VZ5JT57

Ovo područje nazivnih mera podeljeno je u osam manjih područja. Porast toierancijske jedinice približno je lincaran i predstavlja kontinualan nastavak u odnosu na tolerancijske jedinice za područje do 500 mm (slika 2 .5b). Predviđeno je dvadeset k\*aliteta tolerancije IT01, IT0, ITl, IT2, IT 3,... IT18. Omogućuju da se uspostavi veza između tolerancije i nazivne mere i da se obezbedi mogućnost varijacije tolerancije za istu nazivnu meru. Za svaki od kvaliteta ustanovljen je koeficijent kojim se množi tolerancijska jedinica radi dobijanja tolerancije. Vrcdnosti ovih koeficijenata dati su na slici 2.6 za kvalitete tolcranđja ITl - IT18. Za kvaiitete IT01, IT0 kao i za ITl - IT4 za mere 1 - 5 mm date su na drugačiji način. Ovi kvaiiteti su namenjeni za obiast precizne mehanike te u ovom pregleđu nisu dati. Veza između koeficijenata kojim se množi tolerancijska jedinica uspostavljen je tako šio se svaki koeficijent dobija množenjem sa deset koeficijenta za pet kvaliteta niže (videti tablicu na slici 2.6). Na primer IT17 = IT 1 2 x 10 = 160ixl0 = 1600i Ovako.uspostavljena veza je izrazito progresvna. Sa povećavanjem radnog broja kvaliteta, tolerancija se/jako povećava. Na slici 2.6 dat je grafički prikaz tolerancijskog polja za samo jedan deo područja kvaliteta. Veličina tolerancije povećava se po oštroj eksponencijalnoj zavisnosti. Za IT18 tolerancijsko polje dostiže čak 2500/. Izračunate vrednosti tolerancija t odnosno T, za sva područja nazivnih mera (1 -3150) mm i za kvaiitete tolerancija ITl - IT18, datesu u tablici 2.1.

12

/ =0,45 d

Vl) + 0.001/.)

= J I T J )7

100

200

400

300

500

J, D-

mm

a)

I =0,004/.) +2,1 d

= J d ,d 2

i

I 500

1000

1500

2000

2500

3000 d, / j . * m m

b)

Slika 2.5 Promena vrednosti ioierancijske jedinice a) za nazivne tnere 1 -5 0 0 trun (13 pođručja;,, b) za nazivne mere 500 - 3150 mm (8 područja)

n Tabiica 2 .2 .

Numenćke \7»dnosti tokrancija t odnosno T zavisno od IT stepena kvaltieiz. za nazivne mere do 3150 mm, prema ISO 286 odnosno JUSMALIOO i v> vnj vnj ’r i C O > l O ' C

ov —

1 ' ! O ' O T

V©

CN

O rs

i

i

p

W) 0

Ako se u razmatranje uključe sve dopuštene veličine prečnika između Dd i D^ i između dd i uvodi se i područje rasipanjc zazora. Sklapanjem otvora sa najvećim prečnikom i cepa najmanjeg prečnika, dobije se najveći zazor Z = D - dd = E S - ei

Nasuprot ovoj krajnosti, najmanji zazor se dobija ako sesklopi deo sa otvorom najmanjeg prečnika i čepom najvećeg prečnika = D , - d t = E ! - es

Labavo naleganje; a) dijagram lolerancijskih polja, b) dijagram zazora - tolerancije naleganja

28 Varijacijom prečnika između graničnih mera, zazor varira od Zd do Z^ Najveća učestanost/} je za sklopove sa srednjim zazorom Z ^ = (Zg + Z J /2 , jer su najučestaniji srednji prečnici deiova. Granični zazori Z d iZ^ su maie učestanosti pojavljivanja (slika 2.9b) i u statičkom sklapanju delova predstavljaju granice područja rasipanja zazora, odnosno ograničavaju toleranciju naleganja Tn - Z g - Z d ~ T + t Tolerancija naieganja je područje dozvoljene varijacije zazora, odnosno područje rasipanja stvarnih zazora između graničnih Zd < Zs < Z ^ S toga je kod iabavog naleganja m o g u ć sa m o za zo r . Delovi su međusobno pokretljivi, sklapaju se bez primen siie. Čvrsto naleganje se ostvaruje nasilnim utiskivanjem čepa u otvor. Stvarni prečnik otvora je manji od stvarnog prečnika čepa (Ds < ds)t a razlika predstavlja preklop Ps = ds - ds = E - e < 0 Granične vrednosti preklopa dobijaju se sklapanjem eksiremnih mera otvora i čepova. Najveći preklop odgovara spoju otvora sa najmanjim prečnikom (Dd) i čepa najvećeg prečnika (d ) o

ps = D< i - ds

EI - es

Najmanji preklop nastaje skiapanjem najvećeg mogućeg otvora i najmanjeg mogućeg čepa Pđ = Dg - d đ = E S - e i Stvarni preklop varira u granicama između Pd i P odnosno Pd < Ps < Pg po apsoiutnim vrednostima. Najučestanijesusrednjeveličinepreklopa tejeokosredine područja Pd do P najveća učestanost /]. odnosno najveća je gustina verovatnoće srednjih preklopa. Učestanost (gustina) graničnih prekiopa je maia tj. ovi preklopi se ređe ostvaruju (događaju). Tolerancija naleganja je područje dozvoljene varijacije prekJopa, a izračunava se po obrascu En = Pg - Pd = T + t S tim u vezi, kod čvrstog naleganja mogućje samopreklop od čije veličine zavisi otpor koji se suprotstavlja utiskivanju jednog dela u drugi ili razdvajanju sklopljenih dciova.

29

Čtrsto naleganje: a) dijagratn lolerancijskih polja otvora i čepa, b) dijagram preklopa - tolerancije naleganja

Neizvesno naieganje je neopredeljeno između čvrstog i labavog pre izrade delova odnosno pre dobijanja stvarnih mera otvora i čepa. SkJapanjem delova sa otvorom i čepova, u zavisnosti od odnosa slučajno izabranih mera D i d t neizvesno naleganje može postati labavo (Ds > d5) sa maiim zazorom ili čvrsto (Ds < ds) sa maiim prekJopom. Najveći mogući zazor odgovara spoju najvećegotvora i najmanjegčepa Zg = Dg —dd = ES — ei > 0 Najveći mogući preklop nastaje sklapanjcm najmanjeg otvora sa najvećim čepom Pg = Dd - dg = EJ - es < 0 Dijagrma zazora i preklopa (slika 2 .11) obuhvata nultu osu (apscisu), a tolerancija naleganjaje T„ = Zs - P s = T + t predstavija područje doz\'o!jene varijacije zazora odnosno preklopa. Stvarni zazor Zs = Ds - ds može biti u granicama 0 < Zs < ZSi a stvarni preklop po apsolutnoj vrednosti u granicama 0 menja se naleganje. Za ovu promenu dovoljno je da bude ispunjen samo jedan od navedenih uslova. Na slici 2.14 Sematski su prikazane promene poiožaja tolerancijskih polja i promene položaja tolerancije nalcganja za a d > i za Ad d > Atf^. Veličine tolerancijskih polja i tolerancije naleganja Tn nisu poromenjene, samo je promenjen položaj. Prečnik d viže je povećan od prečnika otvora D te je i toierancijsko polječepa vi$e pomereno. Zagrevanjem je neizvesno naleganje prešlo u čvrsto. Hlađenjem bi>se tolerancijska polja pomerala u suprotnom smeru. Do ovih promena ne dolazi ako su delovi od istih materijala i ako se jednako zagrevaju ili hlade što je čest slučaj. Za spojeve kod kojih ovi uslovi nisu ispunjeni, pri izboru naleganja uključuje se i uticaj promene temperature kako bi za radno stanje bio obezbeđen odgovarajući zazor ili preklop.

33

Uticaj promcne temperature na promenu naleganja: a) neizi'esno naleganje na nonnalnoj temperanui fi0, b) čvrsto naleganje na temperanirid, c) dijagrami tolerancije naieganja za ova dva naleganja

2 .2 .2 . Tolerancije oblika i položaja osa i površlna mašinskih delova

Kao i kod dužinskih mera i kod oblika maSinskih delova prisutna su veća ili manja odstupanja. Čulo vida nije u stanju da primcti razliku između stvarnih i teorijski tačnih oblika međutim ona može imaii značajne posleđice na funkciju i karakteristike delova.'Standardima je propisan način na definisanje dozvoljenih odstupanja i način merenja i kontrole stvarnih veličina odstupanja. Ovi problemi su znatno složeniji i kompleksniji u odnosu na tolerancije dužinskih mera. To su neki od razioga zbog kojih su ovi propisi manje precizni, manje jednoznačni i sa većom

34

slobodom izbora od strane korisnika. Mogu se razdvojiti u dve grupe. Jednu čine tolerancije oblika osa, kontura i površina, a drugu toierancije položaja ovih istih elcmenata kojim je određena geometrija maiJinskih delova. Tolerancije oblikn dcfinisane su analogno tolerancijama dužinskih mera. Za dužinsku meru utvrđeno jc tolerancijsko polje kao prodručje đozvoljene varijacije dužinske mere. Kod tolerancija oblika definisan je tolerancijski prostor. To je područjeograničeno zamišljenim konturama odnosnozamišljenim povržinama geometrijski tačnog oblika, između kojih treba da se nalazi stv'arna kontura. Što je tolerancijski prostor / manji to je tačnost oblika veća. U tablici 2.10dat je pregled oznaka tolerancija oblikasa odgovarajućim grailčkim objažnjenjimaioznakama koje se daju na crtežu. Oznaka se upisuje u pravougaoniku koji se sastoji iz dva cJela. U prvom se unosi oznaka tolcrancije, a u drugom veličina tolerancijskog prostora /. Pravost je tolerancija kojomse ograničava odstupanje ivicc, izvođnice ili ose od geometrijski tačnog oblika prav'e. Za izvodnicu, na primer, zamiSIjeni tolerancijski prostor je određen pomoču dvc zamiSIjcne prave na rasiojanju / iztneđu kojih treba da se nađe stvarna izvođnice. Ona može biti istalasana, zakošena ild. ali mora biti unutar tolerancijskog prostora. Tolerancijski prostor za pravost ose jc u vidu zamišljenog cilindra malog poluprečnika 0 /. Tolcrancijski prostorza pravost ivicc je u obliku prizme čija je osnova kvadral sa stranicom /. Ravnost je toierancija po smislu ista sa pravošću, s tim š\o se odnosi na ravne povr$ine. Tolcrancijski prostor nalazi se izmcđu dve zamišljene ravni na rastojanju / između kojih mora biti ostvarena ravna povržina. Kružnost predstavlja toleranciju kojom se određuje dozvoljeno odstupanje svake od kontura poprečnog preseka od oblika kružnice. Ova kontura mora biti izmedudvczamiSIjenekružmcena rastojanju/. Cilindričnost, kao i kružnost, deflniže dozvoljeno odstupanje ciiindra. Stvarna cilindrična povrSina mora bili između dva zamižljena ciiinđra na rastojanju /. Kao što su predviđene tolerancije za pravu i ravan, zatim za kružnicu i za ciiindar, tako je predviđena i mogućnost propisivanja tolerancija proizvoljnog oblika linije i oblika površine. Obja£njenja su analogna napred datom, s tim š\o je oblik toierancijskog prostora prilagođen obliku Iinije odnosno povržine. Tolerancije položaja po načinu označavanja i po značenju predstavljaju proSirenje odnosno viši stepen tolerancija oblika. Za ivice, ose ili povrSine najpre sc propisuju dozvoljena odstupanja oblika korišćenjem odgovarajućeg tolerancijskog prostora, a zatim se za ovaj tolerancijski prostor određuje orijentacija, lokacija ili bacanje u odnosu na neku referentnu osnovu. Dopuna uodnosu na tolerancijeoblika je referentna osnova y odnosu na koju se definiSe položaj tolerancijskog prostora. Tosu neke izabrane-ivice, ose ili povržine koje se označavaju slovima i unose u treći deo prevougaonika u koji se unose jo$ oznaka tolerancije i veličina tolerancijskog prostora (tablica 2.11).

35

Tablica 2.10. Pregleđ tolerancija ohiika prema ISO 1101

.36

Tablica 2 A L Pregled tolerancija polozaja prema 1S0 HOl

37

Tolcrancijc orijentacije (paraielnos!, upravnost i ugaonost) podrazumcvaju ur\Tđivanjepoiožtija tolerancijskogprosiora u odnosu na referentnu osu i!i povrSinu. taj poiožaj može biti paralelan, upravan fli pod izabranim ugiom koji je kotiran na ertežu. Toleraacijski prostor je obično na pravo.U ili ravnosi linije odnosno povrs'inc čija se toierancija propisuje. Tolerancije iokacije (pozicija, koaksijainost i simetriCnost) podrazumeva takođe (oierancijski prostor kao i za pravost i ravnosl, a zatim uivrdivanje lokacije iog tolerancijskog prostora. Tolerancijebaeanja (radijalno iaksijaino) su specifićnislučajevi većatializiranih otlstupanja. Podraumeva postojanje jedne rotacione ciliniirične povrŠine koja predstavija bazu i koja se označava slovima. Ako maSinski cico rotira, druga koaksijaina cilinđrična povriina ako nije saosna imaće rttdijalno bacanje -oscilatorno pomcranje pri svakom obrtu. Povriina koja je upravna na referentnu, ako odstupa od upravnosti, pri rotaciji ima aksijaino bacanje. Razlika između kružnog bacanja i ukupnog bacanja je u tome ito se kružno bacanje meri tako da merni instrument (komparutor) stoji nepomidno, a kod ukupnug bacanja pomera se tluž izvodnice (radijusa) naznačene povrSinc. Odstupanje je jednako maksimalnom skretanju kazaljke komparatora. Prećutne tolerancije oblika t položaja takođe su propisane standarđima. I ako sena crtežima ncispisuju onese podrazumevaju. U tablici 2 .12 data su dozvoljena odstupanja obiika zn pravost, ravnost, upravnost, simelričnost i za radijaino bacanje. Predviđenesu tri klase H, K i L. Najmanje su veličine toterancijskog prostora za kjasu H, a za K i Lsu približno po clva puta veće vrednosti ove tolerancije. Tahh'c.a 2.12. Pregledprećutnih lolerardja ohlika prema ISO 2768 Do zvotjena odstup □nja upras'uosti za dužinu kraće Klase str me j tolepreko preko preko preko prefco prefco preko preko randja 100 300 1000 đo 10 10 30 100 300 1000 do 100 do do do do 30 do 100 do 300 dn 1000 do 3000 300 ia>o 3000 H 0,02 0,05 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 K 0,05 0,1 0,4 0,2 0,6 0,8 0,4 0,6 0,8 1 0,1 L 0,2 0,4 o,s 1,2 1.6 0,6 1 2 1,5 Dozvoljena ođstu] :anja simctričnosti Klase Tolerancije kruznog za nomin :inc mere tole(radijalnog i afcsijalnog) iznad 100 izuađ 300 iznad 1000 rancija do 100 bacanja do 300 do 1000 do 3000 H 0,5 0,1 K 0,6 0,8 1 0,2 0,6 L 1 2 1,5 0,5 E ozvoljen odstuptinja pravc)stii ravncJSli za lužine lir ija i pcu' drta

2.2.3. T o le ra n c ije

h ra p a v o s tl p o v rš in a

Površine maSinskih delova nisu glaike već su u manjcm ili većem stepenu hrapave. Skup ncravnina čini reljcf povrSine koji u prcseku predstavlja mikroproni (sJika 2.15). Paramctri mikroprofila obrađene povržine su R max- najveća visina ncravnina,/?,- srednja visina ncravnina i Ra - srednjeariimeiičko odstupanjc mikroproilla obradene povržine j i Ro = ~ - J

\y\dx

0 određuje sc na rcfcrcnmoj dužini l intcgraljenjem apsolutnih vrcdnosti ordinata profilayiosrednjavanjcm kaožtojepokazano naslici; 2.15. PovrSina pravougaonika (Ra x /) jcdnaka jc po\TSini ispod krivečijesu ordinateapsolutne vrednostiordinata

Slika 2.16 Označavanje hrapavosti površina: a) oblici kukica, b) oznake mesta gde se upisuje odstupanja i način izrade, c) oznake pravaca prostiranja brazda

39 Tablica 2.23. KLae hrapavosrt iposmpciformiranja po\rštna

40

Tolerancije hrapavosti obrađene povriine određuju se na osnovaj srednjeg aritmeiiCk'og oclstupanja mikroprofiia Rg. Hrapavost površine može biti manja ili nnjviše jetlnaka propisanoj. Osim toga mogu biti propisanc graničnc vrednosti hrapavosii Ra. Oz.naka dozvoljcnih ili graničnih hrapavosti unosi se na crtežu posredstvom oznaka u ohliku kukice. One mogu biti otvorcne, zatvorene i sa krugom. Otvorenom kukicom nije propisan način izrade povrSine. Zatvorcna kukica pokazuje da sc obrada mora vrSiti skidanjem strugotine. Kukica sa krugom znači zabranu skidanja strugotine sa povržine na koju sc oznaka odnosi. Pored kukica unose se oznake odstupanja mikroprofila Ra, način obrađe, referentna dužina. pravac prostiranja brazdi usled kretanja alata, dodatak za obradu skidanjem strugotine, a mogu biti dati i drugi pokazatelji hrapavosti povržina. Na slici 2.16a prikazani su oblici kukica, a na slici 2 ,16b označena su mesta pored kukicagđcseupisujuoznakeodozvoljenini odstupanjimahrapavostiionačinu obradt*. Na mcstu kojc je označcno slovom (a) upisuje se klasa hrapavosti N l, N2, N3, ... t NM2. Svakoj klasi hrapavosti odgovara određena vrcdnost srednjeg aritmetičkogodstupanjamikroprofiIa/?fl. U tablici 2.13đatesuoznakeklasahrapavosti i odstupanja Ra u zavisnosti od načina obrade površina. Na osnovu ovc korelacije može sc za željenu dozvoljcnu vdičinu Ra utvrditi način obrade i oznaka klase hrapavosti. Osim dozvoljcne veličine hrapavosti, mogu biti propisanegraničnevrednosti srednjcg aritmetičkogodstupanja mikroprofilai?fl. Između graničnih vrednosti označenih, na primer sa N6 i N8 (siika 2.16 b), treba da je ostvarena veličina Rc. Oznaka načina (postupka) obrade može se upisati na mestu (b) iznad kukice (slika 2.16b). Ovaoznaka unosiseupisivanjem nazivapostupka. Ispodhorizontaine linije možese upisati referentna dužina (m csto-c) ili oznakamaksimalnc (Rmax) ili srednje (Rm) visine neravnina (mesto - f). Na mestu (e) može se upisati veličina dodatka za obradu skidanjem strugotine. Sa drugestrane kukicc, na mcstu (d) može seupisatiznak za pravacobrade. Naslici 2.16cnavedencsu ove oznakesa grafičkim

Između veličine tolerancijskog polja za dužinsku meru i veličine hrapavosti treba da postoji usklađenost. Na slici 2 .I7a prikazan je povoijan odnos visine tolerancijskog polja i neravnina. Stvarna mera koja se dobija merenjem preko neravnina može da bude između graničnih i ako su neravnine veće od tolerancijskog

41

polja (siika 2.17b). Iz višc razioga ovaj odnos nije dobar. Stoga je standardom ograničena hrapavost za odrcđenu veličinu toicrancijskog polja. Prema tim propisima klasa hrapavosti može biti manja ili u nekim slučajevima najviSe jednaka kvalitetu tolerancije dužinske mere. U lablici 2.14 data je veza između kvaliteta tolerancije, klase hrapavosti i nazivne mcre. Tabllca 2.14. Veza kvcJiteta tolerancije i naigrubije klase hrnDavosii prema JU SM A 1.025 PodruJjc nazi>nih m erj mrti K v „(;;e: JSO iuls-.'jnciu

do 3

j Iznad 3 Jo IS

X

N 4 N N 5 N 6

V

N

*

N N N N N

N

7

j

\*

*!

N K N 9 N IU N 10 N 11

| | j j

N

i

j Iznad 1K do Sf>

Iznad Su do 25u

tznud 250

Sicpen povriin^kc h rjp j\o s t>

IT JT 1T IT IT

5 6 7

:

IT IU

IT M IT 12 1T 13 ITU IT )5 IT 16

4 5 5 6 6

N' 9 N !0 N 10 N 11

N 5 N 5 N 6 N 7 N X N 8 N 9 N 9 N 9 N II N 11 N 12

N 5 N 6 N N ? N K N 9 N

b

|

N

| !

N 6 N 7 N * N 9 N9 N 10 N 10 N II N 1?

9

N 10 N 12 N )l

N 12

(iornja granica za Ra ^—1~I-

0,16' 0,4 ' 1,0 T 2,5 ' 6,3

16

40 "lOO ' 250

Slika 2.18 Orjentaciona veza odsnipanja mikroprofila obradene povrsine

R;

pm

2 .2 .4 .

te b o r t o le r a n c ija i n a le g a n ja

'lolorancijc masinskih đ d o \a i naloganja u sklopovima obc/bcdjuju odgovarajuci odnos pogodan /.a oslvarivanjc lunkcijc. Ovaj odnojc so ogloda u potrcbnoj velićini /a/o ra ili piokktpa od kojili zavjsi ispravnost podma/.ivanja, vodjonjc. nosivosl i dr. J’uvoćani oipori, zglavljivanjc, zagrcvanjc i habanjc u radu niogu biti poslcdica ncodgovarajućih ođstupanja dimonzija ili oblika dclova, ili pak ncodgt»varajuće hrapavosii. ( ’cna i/radc takodjc jc u ncposrcdnoj vezi sa vcličinama dozvoljcnih odstupanja odnosno sa lolcrancijama. S toga je izbor tolcrancija \*rlo značajno pitanjc u proccsu konsiruisanja mašinskih sislema. Na slici 2.19 prikazan je postupak i/.bora i uticaji na osnovu kojih sc lolcrancije biraju, odnosno donsi odluka o izboru lolcrancija.

Slika 2.19 Struktura posuipka izbora tolerancija

Samom odabiranju loleraneija prethodi analiza odnosno proraćun veličina koje deltnifiu stanje u sklopovima. 'I'o su sile otpora, inedjusobni pritisci delova, elastiČnc dcformacijc, uslovi podihazivanja. laenosl vodjenja. toplotnc dcformacijc. vibracijc i drugo. Rc/uliat ovih proračtina su granice podnjčja varijacijc du/inskih mcra kao što su prcenici, raslojanja. zaobljcnja i dr. Iz ovih proraćuna mogu se dobiti obe granice dužinske mere, samo jedna od njih ili srednja vrcdnost oko koje stvama mera može da varira.

43

N’a osnoui ovih zalUeva. i/. l>a/c podataka se odabiraju tolerancije. Bazu podataka ćino standardizoN anc vrcdno^li dozvoljenih odstupanja uključujući i pravila 7.h njihou) mvidjivanje. To su tablicc 2.1 do 2.14 i druge. Odluka za odrcdjenu toleranciju sc donosi na osnovu jKHrebne luiikcijc (proračuna koji je prethodio), na osnoui uslova da izrada hudc joviinija i da su tolerancije medjusohno uskladjene. Odluka se dtKiosi uslovno. s tim Ja nakon provere koja kasnije slcdi, može biti promcnjcna. htvslc izlnjra lolcrancija slcdi analiza koja može da se sastoji u slcdećem. Da se odredc granice područja \ arijacijc dužinske merc, zazora ili preklopa. Zalim da se utvrdi modjusobni ulicaj odstupanja oblika. elastičnih deformacija, zagrevanja ili hladjenja. na vcličinu zazora ili preklopa. Analiza podrazumeva zatvaranje kruga mera i njihovih t>dsiupanja u mcrnc lancc radi sagledavanja tnedjusobne uskladjenosti. Hrapavosi površina pri tom mora hiti u sklađu sa lolerancijama dužinskih mcra i oblika. t.Tska podrućja dtizvoljcnih odstupanja (tolerancija) obezbedjuju bolje uslove za funkeionisanjc. Smanjivanjcm tolerancijc povećava se cena izrađe po cksponcneijalnom zakonu. Zato sc dupušta varijacija mere (T odnosno f ) do inaksimuina koji još uvek omogueujc ispravno odvijanje funkcije. Ako se analizom ukupnog sianja u sklopu zakijuči da ncka od tolcrancija ne odgovara uslovima, ona se mcnja do posti/anja zadovtdjavajućc uskladjenosli. Za neke lipićne primere, na bazi iskusiva i ispiiivanja dcfmisanc su prcpi»ruCene tolerancijć i naleganja te izbor, pri tom možc hiti značajno uprošćcn. Jcdnostavnijem izboru tolerancije doprinose i slandardi. Primenom sislcma zajcdniekc uniHrašnje mere i sislema zajedničke spoljašnje mere sužcn je krug mogućih kombinacija i postignuta zadovoljavajuća ekonomičnost. Korišćenjcm pivporućenih naleganja za odredjenc uslove rada poslže se racionalnost u izhoru, zadovoljcnjc lunkcijc i ekonomićna izrada ali za suženo područje primene.

Primcr 2. /. I ‘ sistemu zajedničke unuirašnjc mcre izabrati: a) naleganje kojim trcba da sc ostvari Iabav klizni spoj (klizna vođica) poluge (1) u čauri (2) (sl.2.20); b) nalcganjc kojim treba da se oslvari čvrst spoj čaure (2) i klizača (3) (sl.20). / . h izabran« nalcganja odrcditi graničnc mere i nazivna odstupanja, tolerancije i lolerancijc naleganja. Rezultate prikazali grailčki i u tablici.

Rcšenjc: u) kiizni spoj dclova (1) i (2) (sl.2.20), u sistetnu

L O J Slikn 2.20

zajcdnićkc unutrašnje mere, može se ostvariti pomoću labavih naleganja prvog stepena prioriteta H7/17 i H8/17, i naleganja drugog stepena prioriteta H7/g6 (tablica 2.4), koja su sa različitim položajem toloraneijskih polja i sa različitim kvaliletima tolcrancijc. Velicina očekivanog zazora kod ovih nalcganja odgovara potrebama tačnog vodjenja. I/bor sc vrši na osnovu procene naleganja u pogledu funkcije i cene izrade. Za dati primer vodice usvaja se naleganje 036117/17.

44

Na sliei 2.21 grallćki su prikazana granična odslupanja mera 036117 i 03617 koja su propisana siandardima JIJS M.Al.IOO i JIJS' M.AI.IOl odnosno ISO 286. Veličine granienili odstupanja dobijene su iz lablica 2.4 i 2.5. Ove tablice sadr^.e i/.računata granična odstupanja /a prioriteina naleganja. Za ostala naloganja do/voljena odsiupanja mogu se i/računaii korišćenjem opštili tablica 2.1 do 2.3. lJrcma slici 2.21, ako se mcra otvora i/.radi sa gornjiin graničnim odstupanjem A\S'-25pm, a mera vođice (1) sa đonjim graničnim odslupanjem cV-SOpm, spoj će biti osivaien sa najvećim zazorom. Z;r i;S-ci 25-(-50)

75pm;

- 35,950 - 0,075 mm

Ako je mera olvora najmanja moguća {h'I - 0, Drf-36inm), a mera vođice (1) najveća (c.v- -25 pm, r/;r-35,975 mm) zazor je najmanji

Zlf- FJ-es - 0 - (-25) - 25pm;

Z ^ D d- d ^ 36 - 35.975 = 0,025 mm

Toleraneija naleganja odnosno područje \arijacije zazora pri tom je

Tn~7?rZđ - 75 - 25

50fim

Tn~TH - 25-i 25 = 50 pm

IJsled utiskivanja eaure (2) u klizač (3) stvami zazor je manji za veličinu elastičnih delbrmaeija čaure 2. Da hi posle sklapanja zazor bio sličan izraČunalom, pogođno je umesto tolerancijskog polja 17 (03617). usvojili neko drugo na primer e7 ili e9 kojiin se mo/.c obe/.bedili veći zazor pre sklapanja.

45

h) Po:noću ćvrslou sjHija ćaurc (2) i kli/.aćn (3) prcnosi sc inala spoljna sila te se

i/abraii naleuanjc sa manjim pieklopoin. I'rema dijagrainu u tablici 2.4 prioriicino naleganje za o v u svrhu jc 044H7/r6. Na slici 2.22 predstavljena su granićna ođstupanja mora C44H7 i C44r6 dobijcim iz tabiicc 2.4 i 2.5. AJko se otvor i/rad; sa naimanjom mcrom Dd. ođnosno sa donjim graničnim odslupanjem (EI - 0, /\- 44 inmi. a ćaura |2) sa naj\ccom merom - sa gomjim granićnim odslupanjem (es 50um. (!c~ 44.050 mm>. nalcganjc sc oslvaruje sa najvcćim preklopom. V T 'lil - t'.v - 0 - 5t) -* -50 pm

Pr -D j - f/? -■44-44,050= -0,050 mm

Najmanji preklop ostvaruje sc pri največoj meri otvora /)P (/^V=25pm, £^=44,0250110) i pri naimanjoj meri unuira.Šnjcg dcla (t'/-'34pm. (E ;44.034mm) P j =ES - ef -2 5 - 34=- - 9 fim

P*i‘P?;Pa

Tolcrancija nalcganja

um 1

Pd =f>r - dd = 44,025-44,034= - 0,009 mm

50-9 -41 fim:

T„ - P t

25 116 = 41 pm

p 44II. .r6 r6

TT

/ £ --5 0 pm

l) tablici 2.15 data su ođstupanja, tolerancije i tolerancije naleganja za analiziran labaN’ i evrst spoj. Tablica 2 .15. i Nale&ane t i ii •

Mera

Odstupanja um

mm

gornjc

donje

Tolerancija

najvoći

najm.

fim

75

25

50

-50

-9

41

i-25

0

25

>

0 3 61"

Oš

-50

25

' 044H7/r6

044H7 • -»-25

0

25

»34

16

0 4 4 rfi

t-50

fiin

tolerancia naleganja

(im

0361r

j 036117/17

zazor-preklop

46

rn/nvr 2.2. Xa nalcganjc čaure (2) (sl.2.19) od hron/.c i kli'/ača (3) od čdika na lemperaturi r^~2(>°(\ 044I17/r6, odrcdiii granićmi lempcraturu iznad (ispod) koje dato Č\rsto nalcganjc poslajc noi/vesno.

Ucšvnjc: Anali/a nalcganja 044II7/r6. na temperaluri A~20°C\ i/vrscna je u prethodnom primeru. Zagrcvanjem ili hlađcnjem spojenih delova menja se njihova zapremina, odnosno menjaju se slvarne mcre spojcnih delova. Kako je unutrašnji đeo od hronze sa većim kocllcijenioin lincarnog šircnja a (,- l8 1 0 'fc K'1 od spoljnjeg dela koji je od eelika (a, 12-10** K '1). pri zagrovanju se povcća\*a preklop. IJlađenjem se preklop smanjuje. a čvrsto nalcganjc prcla/i u neizvesno (sl.2.23).

Promcna prcčnika unulrašnjcg dela (2) je A rf = d a uA\% a spoljnjeg (3) koji jc izrađen od čelika zl/) -D utđO : I’rema o/nakama na slici 2.23, promena preklopa jednaka je ra/lici promena prečnika spnljnjcg i unutrašnjeg dela A(I-AD~ AP;

d -n

;

đ(a u-a s)A#*-AP

(iranieni slučaj u kojein se najmanji preklop eliminiše p j- 0 ođnosno čvrsto naleganje prela/i u nci/.vesno jc /a AP Pa te slcdi da je -0.009___

- -34° C*

44(18-12)10^ 2()°- 34° = -14°C’ Na lemperaturi od -I4°C ovo nalcganje je na granici da prcđe u neizvesno. Daljim snižavanjem radne temperature toleraneijska polja se dclimicno preklapaju, le je moguć ili zazor ili preklop zavisno od odnosa veličine ostvarenih mera.

47

P rim cr 2.3.

Sklop klipH miUoiH ođ lcguiv aluminijuma i cilindra od sivog liva, ircba da jc na radnoj tcmporaturi .sa naioganjom f *50117'gO. Odrcditi tolorancijc kiipa i cilindra na sobnoj lomporaluri - pri i/.radi spoja), ako je srednja radna tcmperatura klipa iV y I5t)“(‘. a srcdnja radna tompcralura cilindra IOU°(*. R cšcnjc:

Na slici 2.24 prika/ana su tolcrancijska polja na radnoj temperaturi i na sobnoj tcmperaluri Promona prcčnika klipa Jf/-rfcpjtz1i%” 5O'23-10‘fc*I30- 0,149mm, gde je Uk 2.V|0'P K ' - koelieiient lincarnog sircnja logurc aluminijuma, 1%=\5020 I3()r(': Ji% 130 K. Na sobm'i (omporaturi graničnc merc klipa trcba da su d~r prcčnog prcscka ravnomcrno rasporcdjcn tj. napon jc približno jcdnak u svim dclovima prcscka. Za glalki 5tap izložen čistom savijanju napon je vrlo neravnomcrno rasporedjcn. Sa jcđnc stranc Štapa je zittezanjc. sa druge priiisak, a u neuiralnoj ravni naponi su jcdnaki nuli. PovrSinski slojcvi su izložcni najvcćim naponima. Vcličina napona zavisi od rastojanja sloja matcrijala od ncutralne ravni. U svakom od slojcva (ravni) na istom rastojanju od ncutralne ravni, naponi su isti. Pri uvijanju Štapova kružnog poprcčnog proseka, naponi su takodje ncravnomcrno rasporcdjcni i najvcći su u površinskom sloju, a jcdnaki su nuli u osi uvijanja. Za razliku od savijanja gde su naponi normalni na poprečni presek. napon uvijanja jc tangcntni ij. njegov pravac leži u ravni prcscka i tangira kružnice u poprcčnom prcscku. Jcdnakc jc vclićine po obimu jcdnc kružnicc. Smanjujc sc sa sntanjivanjcm poJuprcčnika kružnice. Kod smicanju. napon jc takodje pribliz.no ravnomerno rasporcdjen, slično zatezanju-priiisku, mcdjutim razlikuje sc po pravcu. Siničuči napon je tangcnlni i leži u ravni poprcčnog prcscka. Napon u mašinskiin dclovima ntože sc mcnjati na isii način kao Što sc menja radno optcrečcnje - saglasnc promcnc napona. Osim toga vrio često, promcna napona u mašinskom delu ntožc biti različita (ncsaglasna) sa promcnom optcrečenja. To znači da pri konstantnom spoljnjem optcrećenju (sila ili moment), napon možc biti inten/jvno promenljiv. Primeri za ovakvu promcnu su promena napona savijanja vratila, promcna napona u zupcima zupčanika, promena napona u prcsccima kaiša itd. Napon se mcnja saglasno promeni opierečenja u svirn elcmcntima za vczu i na sličnim mestima u konstrukcijama gde sc mašinski dclovi ne kreću u odnosu na optcrcčcnjc. Promcne napona u mašinskim dclovima, i saglasne i ncsaglasne, mogu biti slične promenama optercćcnja kojc su date na slici 2.27. To su statički naponi, ciklički promcnljivi, udarni i slučajni. Pravilnc cikličke prontcnc napona nisu najčcšćc, medjutim čcsto sc koriste kao aproksimacija stvarnih promena napona radi pojcdnostavljenja proračuna. U za\asnosti od odnosa granica izmedju kojih sc rnenja (ad i a^). ciklička promcna napona ntožc biti različita (sI.2.2X). Za meru ovih promena koristi sc koeficijent asimctrije ciklusa R = — = - 1...+ 1. a*

Ako jc 0 < R < 1. napon je jednosmcrno promenljiv sa prednaponom. Pri R = 0 napon jc čisto ili početno jednosmcrno promcnljiv, a za -1 < R < 0 asimctrično promenljiv. Za R ~ -J napon je naizmenično (simetrično) promenljiv, odnosno ođ = —a„ Za Oj = ac ampliiuda = 0 i R = 1 što odgovara statičkom naponu. Geometrijska koncentracija napona je stanje ili pojava u ma^inskim dcIo\ima na mestima nagle promenc prcseka koja se manifcstujc u vidu povcćanc ncravnomernosti raspodcic napona. U jednom dclu poprcčnog preseka napon sc povećava, a u preosialom delu se smanjujc. Ukupna suma (integral) napona po povrSini preseka jednaka jc za raspodclu sa konceniracijom i bez konccniracijc napona. Napon je samo drugačijc rasporcdjen tj. koncentrisan je u nekim delovima preseka na račun delimićnog ili poipunog rasterećcnja drugih (sl. 2.29b i 2.30). Izmedju raspodele napona po povrSini poprečnog prcseka i strujanja fiuida kroz cev postoji potpuna analogija poznata kao hidrodinamička analogija. Ako kroz cev struji fluid i ako se u strujno poljc uncsc prenreka (sl.2.30), smanjuje se površina preseka cevi i uvećava brzina na ovom mestu. Osim toga neposrcdno pored prcprekc brzina opstrujavanja i lokalni pritisak sc jako uvećavaju. Strujnice (naponske Iinije) se zguSnjavaju. Dalje od prcpreke lokalna brzina se smanjuje, strujnice su redje pa su analogno i naponi manji. Napon koji se izračunava prema izrazima iz olpornosii materijala jc nominalni napon o odnosno r. U porcdjenju sa ovim, najveći napon u poprečnom preseku jc a max = cck o odnosnorn>[lx = ak r gde je ak - geomeirijski faktor koncentracijc

54

rr

Slika 2.2 9 Rospodela napona za prosta naprczanja: a) raspodcia nntnincihiih napona, b) gcomctrijska koncauracija napona

napona. Zavisi isključivo od geoineirijskih paranietara macno. Počinju pojavom inicijalnc naprsline u zoni konccntracijc napona i to po pravilu u površinskom sloju. Ova naprslina [x\slcdica je dcjsiva viSckramc promcnc napona usled čega su oslabilc mcdjukristalnc veze. Daljom promcnom napona naprslina se širi, a prcostali noscči dco prcscka sc smanjujc. Proccs Sirenja naprslinc odvija se svc dok noseći deo prcscka nc postane toliko mali tako cla jc jcdnokratna promcna napona dovoljna da statički prclonti mašinski dco. $ toga sc na dinamičkom prelomu razlikuju dve zone. Jcdna jc zona širenja naprslinc, a druga je zona siatičkog loma. Zona statičkog Ioma sc odlikujc krupnom i lamnom strukiurom, čupanjcm kristala i plastičnim dcformacijama. Zona šircnja naprsline jc glatka, svctla i siinozrnasta. Uočavaju sc frontovi talasa prostiranja naprslinc. Oivaranjem i zatvaranjcm pukotinc kristali su gnjcčcni tc jc povrSina relativno glatka i svetla. Na osnovu oblika prcloma mogu sc đoncti mnogi ziiključci o opierećcnju i radnim uslovima koji su do loma doveli. Ako jc zona statičkog loma vciika u odnosu na dinamički, lom je ostvarcn dcjstvom promenljivog napona velikog inienziicta. U obrnutom slučaju promcnljivi napon možc biti mali, a šircnje naprsline dugotrajno. Naprslina koja se širi samo sa jednc stranc nastajc uslcd zatezanja ili jcđnosmcrnog savijanja. Obostrano šircnjc dinamičkog preloma možc prouzrokovati samo naizmcnično savijanjc. Širenje kružnć naprslinc nasuipa ako sc maštnski dco izložcn savijanju okrcčc u odnosu na ravan dcjstva momenta savijanja (sl. 2.34c). Mašinski dciovi izložcni uvijanju trpc najvcčc napone u pravcima pocl uglom od 45° u odnosu na osu. S toga sc pukotina pri uvijanju širi pod ovim uglom ali po izlomljcnim površinama u jcdnoin i u drugom smeru (±45°), sl.2.34d.

59

a) Kritični napon za pribiižno konstantan radni napon Pri progrosivnnm po\cčavanju naponn u ma. oD ako je nl 0^rnulI odnos brojeva promcna "v > ,V/J) merodavna je trajna dinamička izdržljivost oD i navedcni obrazac ne važi. Osim toga ovaj obrazac ne važi ni u slučaju ako se dobije o^r > oT. Ne đopušta se, za praktično koriščenje, izdržljivost veća od granice tečenja oT. Mažinski deo ne može ispravno da izvršava funkciju plastično deformjsan iako nije polomljen. Ako se proračunom dobije ° N > ° T usvaJa sc ° n ~ ° t ^ roJ Promena ispod kojeg se ovakav odnos dobija je N s. S tim u vezi granice vremenskc izdržljivosti su za < n2 < NĐ.

63

Način promene napona odnosno koeficijent asimetrije ciklusa utiče na veličinu dinamičke izdržljivosii. Najmanja je za naizmcničnu promenu napona (R = -1) i povećava se sa porastom koeficijenta asimetrije ciklusa. Skup Vclcrovih krivih za različite veličine R = + možc se zameniti zavisnošću izmcdju trajne

Slika 2.40 Zovisnost (UnamiČke izd rlljivo sti o d asimctrije cikhtsa promenc napona

-

Smitov dijagram.

64

dinamičke i/dr/.ljivosii a}> i srednjc vrednosti aSR ciklične promene ovog napona. Ova zavisnosi jc po/naia kao Smiroi’ đijagrmv i omogućujc utvrdjivanjc dinamičkc izdržljivosti za svc veličine kocficijenta R, Linija koja definiŽc ovu ve/u može se aproksimirati pravom pod uglom a. Prava se dcfiniSc ptunoću đve tačke. Jedna jc odredjcna trajnom dinamičkom izdržIjivoSću za naizmcničnu promcnu napona (R - -1) koja jc označena kao ow .jy a druga dinamičkom izdr/Jjiv(x=aRm CrD(0} ~ °T = cRe a

b

j c

r £>M) =

T£>(0) ~ b rT ~ eI*ć a

j b

jc

Konstrukcioni čslik 0.4-0,45 0,5-0,58 0.45-0,49 0,7-0.74 i 13 0.3-035 j 03S | 0,7 Čelik za poboijSanje

0,41

1 0,7

0,44

0.75 j 1.4

03

( 0.4S j 0,7

Čelik za cementaciju

0,4

0,64

0.41

0,7

03

0.42 j 0.7

Sivi liv

0,25

AJuminijumske legure

03

Legure bakra

0,25-0,27

j 1,4

037-0.4 j 0.67 j I _ 039-0.43 0.35-0.4 i 0,4

-

0.25-0.4

-

1-

036 | 038 | 0.25 | 0.15-0,21 -

| -

65

c) Izdržljivost mašinskih delova Dinamička i/.dr/.ljivost i statička cVrsioća maSinskih dclova mozc se dobiii neposrcdnim ispitivanjem mašinskih delova ilt korckcijom isiih ovih veličina dobijenih ispitivanjem standardnih epruveta pri odgovarajućem naprezanju. Korekcija ireba da obuhvati uticaj razlike u veličini poprcćnog prcseka mašinskog dcla i epruveie. uticaj razlike u sianju povr5inskog sloja uključujući hrapavost povrSinc i mehaničkc i tcrntohemijskc postupke obrade. zaiim uiicaj koncentraeije napona i na kraju uticaj načina prcmcnc radnog napona u radnom veku. Uticaj vdičinc pnprcčnog preseka obuhvata se korekcionim faktorom §j. Sa povećavanjem veiičine poprećnog prcscka uvečasa se verovamoća da u preseku može bili odstupanja strukture. anizotropnosti, đislokacija i đrugo. Sve to se može odraziti na smanjenje dinamičkc izdržljivosti naročito ako je raspodela napona po prescku ncravnomerna. Mogućnost da prosečna jačina jedinice povržinc u vcćcm prcscku butie manja od jačinc istc takvc povržinc u manjem prcscku, obuhvata sc koeficijemom < 1. Smanjenje ispod jedinicc je vcćc za naprezanja sa većom ncravnomernožću raspodele napona, za većc poprečne prcseke i za jačc čelike. llrapavust po\-rSine takodje se odražava na smanjenjc dinamičke izdržijivosti. Smanjenjc je naročito veliko ako je povržina ncobradjcna ili korodirala. Neravnine na povržinskom sloju su iz\ori mikrokonccntracije napona koje pouspežuju pojavu inicijalne naprsline i time doprinose smanjcnju i/.držljivosti. Standardna cpruvcta je bružena i glačana. Za grublje obradc i ncobrađjene povržine, faktor stanja spoljnc povr>inc < T Smanjcnjc je većc ako je jačina čelika veća. Povržinski sloj mažinskog dela možc biti podvrgnut nekoj mehaničkoj ili tcrmohemijskoj obradi s ciljcm da se povcća dinamička izdržljivost. Hladnim valjanjcni ili provlačcnjem \rši se sabijanje ovog sioja i plastično ojačanjc. Cementacijom. nitriranjem i sl. obogaćuje se povržinski sloj ugljenikoni, azotom ili drugim clementima od čega postaje oiporniji na pojavu inicijalnc naprsline. To se u vclikoj nteri odražava na izdržljivost mašinskog dela. Ako se ovc metode primenjuju pri izradi maSinskog dcla, pri izračunavanju đinamičke izdržljivosti njihov uticaj se obuhvata koeficijentom > 1. U suprouiom, Sto je čcst slučaj, i 3 = 1. (Jticaj koncentracije napona takodjc se može ukijučiti u odredjivanje dinamičkc izdržljivosti maSinskih delova. U oblasti elastičnosii koncentracija napona doprinosi uvećavanju radnog napona (ak). Pri prekoračenju granice elastičnosti, lokalne plastične deformacije doprinose promeni karakteristika matcrijala. Osim toga kritični napon jc zamižljcna veiičina potrebna za uporedjivanjc sa radnim naponom. S toga je pogodno da se koncentracija napona uključi u smanjcnje kritičnog napona, a da radni napon bude izražen nominalnom veličinom koja sc odredjuje prcma obrazcima iz otpornosti matcrijaia. Iz ovog prisiupa sledi da je efcktivni faktor koncentracije napona odnos dinamičke izdržljivosti mašinskog dela bez koncentracije napona oD i sa koncentracijom napona an ' tj. pk = a ^ a n .

Tablica 2.17 Čvrstoće i izdržljivosti izabranih maSinsldh materijala Z a te z n a

G r a n ic a ra z v l a ć e n ju

Č v r s to ć a

O znaka

°T 1 * 16. .40 d=I6mm

°Sf > R m

£ >o C B 5* 5U

MJ *3 X/, z? i

0 u

S 4? u 2 — *2 2 _> u

> 35

C.0270 C.0370 Č.0460 Č.0S45 Č.0645 Č.0745 Č-1330 Ć.1530 ČL1730 C.3130 Č.4130 Č.4732 Č.5431 Č.1120 Ć.1220 Ć.4320 Č.4721 Ć.5421

d= 16 racn 550...700 710...860 850.1000 900...1100 900...1100 1100...1300 1200...1400 1 možc biti koriščen samo ako jc broj promcna napona u radnom veku n% < ND. U obrnutom slučaju bi se dobiio < 1 što ne odgovara Vclcrovoj krivoj.

71

Uliatj n) konccnitficifč napnnn nn promcmt nnuibn krivc ' i’/držljivorii, b) promcnljivc amplifudc nnpt 'na na radnu i/dr/Iji\o$l $r

Eksponent krivc clinamičke izdržljivosti m nijc isii kod mažinskog dcla sa konccntracijom napona i bez koncentracije napona. Koncentracija napona doprinosi smanjenju trajne dinamičke izdržljivosii ali ne i granice tečenja i zaiezne čvrstoće, deluje čak obrnuto (sl. 2.42). S tiin u vezi povcčava se nagib krivc izdržljivosti odnosno smanjuje se eksponcnt m na veličinu m \ Nova veličina m* može se izraziti preko efcktivnog faktora koncemracije napona fik i eksponenta m za standardnu epruvetu. Može se dobiti jo$ i ispitivanjcm ili proeenom.

2.3.4. Stepen sigurnosti mašinskog dela Poka/atelj .siuurnosli niašinskog dela u radu je stcpen sigurnosli. To je odnos kriiićnog napuna [