BUDAPESTI MSZAKI S GAZDASGTUDOMNYI EGYETEM

KZLEKEDSMRNKI KAR

Jrm- s hajtselemek I. a BSc. mrnkkpzs szmra

KZIRAT

2011

A II. Nemzeti Fejlesztsi Terv Trsadalmi Megjuls Operatv Program

TMOP-4.1.2/A/2-10/1-2010-0018

azonost szm programja keretben kszlt jegyzet.

A projekt cme:

Egysgestett Jrm- s mobilgpek kpzs- s tananyagfejleszts

A megvalsts rdekben ltrehozott konzorcium rsztvev:

a Kecskemti Fiskola

a Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem

az AIPA Alfldi Iparfejlesztsi Nonprofit Kzhaszn Kft.

I

SZERKESZT: Devecz Jnos

SZERZK:

1-4. FEJEZET: Dr. Mrialigeti Jnos

5. FEJEZET: Bider Zsolt Dr. Rcz Pter

6. FEJEZET: Bider Zsolt Dr. Rcz Pter

7. FEJEZET: Bider Zsolt Dr. Rcz Pter

8. FEJEZET: Dr. Borbs Lajos

9. FEJEZET: Dr. Eled Andrs

10. FEJEZET: Dr. Lovas Lszl

RAJZOL: Devecz Jnos Lszl Gabriella Szalai Pter

LEKTOROK:

1-4. FEJEZET: Dr. Borbs Lajos

5-10. FEJEZET: Dr. Mrialigeti Jnos

SZERZI JOGI FIGYELMEZTETS

A jegyzet vltozatlan formban, oktatsi clra trtn felhasznlsa trtsmentesen megengedett.

A jegyzet szvegnek s brinak rszbeni tvtele oktatsi clra trtsmentesen megengedett, ha az idzett cm, szerz, oldalszm, braszm az idz szvegben pontosan meg van adva.

A jegyzet brmilyen nyomtatott/fnymsolt formban, illetve elektronikus adat formban trtn rustsa, idertve az esetleges sokszorostsi kltsgek vev ltali trtst, kizrlag a szerzk elzetes, rsos engedlye alapjn lehetsges.

(CC) Nhny jog fenntartva, 2011.

II

Tartalomjegyzk

Bevezets ................................................................................................................................................................. 1

1. Szerkezeti anyagok tulajdonsgai ............................................................................................................... 5

1.1. Bevezets ............................................................................................................................................... 7

1.2. A rugalmas, a kplkeny s a rugalmas-kplkeny anyagmodell ......................................................... 8

1.3. Viszko-rugalmas anyagmodell ............................................................................................................ 10

2. Terhelsi modellek, terhelsi jellemzk .................................................................................................... 13

2.1. Terhelsi folyamatok ltalnos jellemzse.......................................................................................... 13 2.2. Terhelsi modellek .............................................................................................................................. 15

2.2.1. Idben lland terhelsi modell ..................................................................................................... 15 2.2.2. lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhelsi modell ........................................... 15 2.2.3. Terhelsegyttes ............................................................................................................................ 17

3. A szilrdsgi mretezs ltalnos alapelvei .............................................................................................. 19

3.1. A bemetszsek hatsa .......................................................................................................................... 20

3.2. A szilrdsgi mretezsi modell .......................................................................................................... 20

3.3. Biztonsgi tnyez, megbzhatsg ..................................................................................................... 23

4. Mretezs idben lland terhelsmodell (nyugv terhels) s lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhels esetn ........................................................................................................ 25

4.1. Mretezs idben lland terhelsmodell (nyugv terhels) esetn, fm anyagokra ......................... 25 4.1.1. Szilrdsgi jellemzk statikus ignybevtel esetn ........................................................................ 25 4.1.2. A mret- s technolgia hatsa a teherbrsra ................................................................................ 27 4.1.3. Bemetszsek hatsa a teherbrsra ................................................................................................. 28 4.1.4. A biztonsgi tnyez meghatrozsa ............................................................................................. 29

4.2. Mretezs lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhels esetn, fm anyagokra......... 30 4.2.1. Kifradsi anyagjellemzk lland amplitdj s kzpfeszltsg terhelsi modell esetn ...... 31 4.2.2. Anyagjellemzk NND esetn ........................................................................................................ 34 4.2.3. Alkatrsz teherbrs meghatrozsa NND lettartamra, egyszer ignybevtelre ........................ 35 4.2.4. A biztonsgi tnyez meghatrozsa egyszer ignybevtel esetn .............................................. 39 4.2.5. A biztonsgi tnyez meghatrozsa sszetett ignybevtel esetn .............................................. 41

4.3. Manyag alkatrszek mretezse ........................................................................................................ 43

5. Szerkezeti elemek ktsei ........................................................................................................................... 45

5.1. Anyagzr ktsek .............................................................................................................................. 45 5.1.1. Ragasztott ktsek ......................................................................................................................... 45 5.1.2. Ragasztanyagok ........................................................................................................................... 46 5.1.3. A fmragaszts technolgija ........................................................................................................ 47 5.1.4. Ragasztott ktsek kialaktsi szempontjai .................................................................................... 49 5.1.5. Ragasztott ktsek szilrdsgi mretezse ..................................................................................... 51

III

5.2. Forrasztott ktsek ............................................................................................................................. 54 5.2.1. Forrasztott ktsek kialaktsa ....................................................................................................... 54 5.2.2. A forrasztott ktsek szilrdsgi mretezse ................................................................................. 55

5.3. Hegesztett ktsek............................................................................................................................... 55 5.3.1. Elmleti alapok .............................................................................................................................. 55 5.3.2. Mretezs statikus ignybevtelre ................................................................................................. 57 5.3.3. Mretezs vltoz ignybevtel esetn, vgtelen lettartamra ...................................................... 57

5.4. Szegecsktsek .................................................................................................................................... 67 5.4.1. Szegecsfajtk alak szerint .............................................................................................................. 68 5.4.2. Szegecsanyagok ............................................................................................................................. 69 5.4.3. Szegecskts ltrehozsa ............................................................................................................... 70 5.4.4. Meleg szegecsels.......................................................................................................................... 70 5.4.5. Hideg szegecsels .......................................................................................................................... 71 5.4.6. Szegecselt ktsfajtk .................................................................................................................... 71 5.4.7. Szegecsek s szegecsktsek mretezse ...................................................................................... 71 5.4.8. Szegecselt ktsek aclszerkezetekben ......................................................................................... 75 5.4.9. Knnyfm szerkezetek szegecsktsei ........................................................................................ 75 5.4.10. Szegecsktsek gpekben s kszlkekben ............................................................................ 76

6. Csavarktsek ............................................................................................................................................ 77

6.1. Csavarkts alapfogalmak ................................................................................................................. 77 6.1.1. Menetfajtk .................................................................................................................................... 78 6.1.2. Csavarmenetek jellsrendszere .................................................................................................... 79

6.2. A csavarmeneteken keletkez erhatsok ........................................................................................... 79

6.3. A csavarkts mretezs alapelvei ..................................................................................................... 84 6.3.1. A csavarkts mretezse tiszta hzsra........................................................................................ 84 6.3.2. A csavarkts mretezse sszetett ignybevtelre ....................................................................... 85 6.3.3. A szorosan meghzott csavarkts mretezse ............................................................................. 85 6.3.4. Elfesztett csavarkts mretezse lland nagysg zemi erre .............................................. 86 6.3.5. Elfesztett csavarkts mretezse vltoz terhels esetn .......................................................... 93 6.3.6. Csavarktsek geometriai lazulsa ................................................................................................ 96 6.3.7. Szerelsi elfeszt er s meghzsi tnyez............................................................................... 98 6.3.8. A csavarktsek teherbrs nvelsnek megoldsi lehetsgei ................................................... 99

6.4. Menetkszt csavarok ...................................................................................................................... 102 6.4.1. Lemezcsavarok nyr ignybevtele ............................................................................................ 103 6.4.2. Mretezs hz ignybevtelre .................................................................................................... 104 6.4.3. Lemezcsavarok alkalmazsi terletei .......................................................................................... 104

6.5. Csavarok meghzsi mdszerei ........................................................................................................ 104 6.5.1. Kzi meghzs ............................................................................................................................. 104 6.5.2. Nyomatkra hzs ....................................................................................................................... 104 6.5.3. Meghzs szgelfordts alapjn ................................................................................................. 105 6.5.4. Nylshatrra hzs ..................................................................................................................... 106 6.5.5. Meghzs tvecsavarval (impulzusos csavarval) .................................................................... 106

6.6. Mozgatorsk ................................................................................................................................... 106 6.6.1. A mozgatcsavarok mretezse ................................................................................................... 107 6.6.2. Ellenrzs kihajlsra .................................................................................................................... 108 6.6.3. A mozgators hatsfoka ............................................................................................................ 109

7. Tengelyktsek ......................................................................................................................................... 110

7.1. Alakzr tengelyktsek ................................................................................................................... 110 7.1.1. Csavar s szeg kts .................................................................................................................... 110 7.1.2. Reteszkts .................................................................................................................................. 113 7.1.3. Bordskts ................................................................................................................................. 115 7.1.4. Poligon ktsek ........................................................................................................................... 118

IV

7.2. Ervel zr tengelyktsek ............................................................................................................... 120 7.2.1. Szilrd illeszts kts ................................................................................................................. 120 7.2.2. Kpos tengelykts ...................................................................................................................... 127 7.2.3. Szortkts ................................................................................................................................. 130 7.2.4. Kposgyrs tengelykts ........................................................................................................... 132 7.2.5. Kpos szortbettes tengelykts ............................................................................................... 133 7.2.6. Szorthvelyes tengelykts ....................................................................................................... 134 7.2.7. Csillagtrcss tengelykts .......................................................................................................... 135 7.2.8. kkts ........................................................................................................................................ 135

8. Rugalmas ktsek (rugk) ....................................................................................................................... 139

8.1. Bevezets ........................................................................................................................................... 140

8.2. Rugkarakterisztika .......................................................................................................................... 141

8.3. Rugk osztlyozsa, rugrendszerek felptse ................................................................................ 142 8.4. Fmrugk .......................................................................................................................................... 143

8.4.1. Hzott, - nyomott terhels rdrug ............................................................................................ 143 8.4.2. Gyrs rug ................................................................................................................................. 143 8.4.3. Hajltsra terhelt rugk ................................................................................................................ 145 8.4.4. Csavarsra ignybevett rugk ...................................................................................................... 149 8.4.5. sszetett ignybevtel rugk ..................................................................................................... 152 8.4.6. Fm rugk anyagai ....................................................................................................................... 154

8.5. Gumirugk ........................................................................................................................................ 156 8.5.1. Gumirugk felptse, kialaktsai ............................................................................................... 156

8.6. Folyadk s gztlts rugk ............................................................................................................ 161

8.7. A rugkra vonatkoz szabvnyok ..................................................................................................... 163

9. Tengelyek .................................................................................................................................................. 165

9.1. Tengelyek szilrdsgi ellenrzse ..................................................................................................... 166

9.2. Forg tengelyek kiegyenslyozsa .................................................................................................... 174

9.3. Tengelyek szerkezeti kialaktsa ....................................................................................................... 175

10. Tengelykapcsolk ..................................................................................................................................... 177

10.1. Tengelykapcsolk mretezse ........................................................................................................... 179

10.2. Srld tengelykapcsolk mretezse ............................................................................................... 181 10.2.1. A srld kapcsol indtsi folyamata .................................................................................... 182 10.2.2. A srld tengelykapcsol kzelt hmrsklet szmtsa ................................................... 184 10.2.3. Srld fellet mretezse ...................................................................................................... 185

10.3. Tengelykapcsolk ismertetse ........................................................................................................... 187 10.3.1. Fogas tengelykapcsol ............................................................................................................ 187 10.3.2. Bords tengelykapcsol .......................................................................................................... 187 10.3.3. Oldham tengelykapcsol ......................................................................................................... 188 10.3.4. Gumitusks tengelykapcsol................................................................................................... 188 10.3.5. Gumirugs tengelykapcsolk .................................................................................................. 189 10.3.6. Kardn tengelykapcsol .......................................................................................................... 190 10.3.7. Tripod tengelykapcsol ........................................................................................................... 193 10.3.8. Trcss srld tengelykapcsol ............................................................................................. 194 10.3.9. Lemezes srld tengelykapcsol ........................................................................................... 198 10.3.10. Krms tengelykapcsol ......................................................................................................... 201 10.3.11. Hidrodinamikus tengelykapcsol ............................................................................................ 203 10.3.12. Hidrodinamikus nyomatkvlt .............................................................................................. 206 10.3.13. Rpslyos tengelykapcsol ..................................................................................................... 208 10.3.14. Portlts tengelykapcsol ...................................................................................................... 209

V

10.3.15. Szabadonfut .......................................................................................................................... 210 10.3.16. Szinkron tengelykapcsol ....................................................................................................... 212

Irodalomjegyzk ..................................................................................................................................................... i

1

Bevezets

A jrmmrnki tevkenysg eredmnyessghez akr a gyrts, zemeltets/karbantarts vagy tervezs/fejleszts stb. terlett nzzk, alapvet fontossg a jrmvek, a jrmszerkezetek mkdsi alapelvei stb. ismerete mellett azok felptsnek, alkot elemeinek mlyrehat ismerete. A jrmmrnki ismeretek fontos sszetevje ezen fell a szerkezetek elemzsnek kpessge, j szerkezetek vagy berendezsek mkdsnek, felptsnek tltsa, megrtse.

A korszer jrmvek napjainkban igen sszetett, bonyolult berendezsek, amelyek felptse, mkdse sok esetben els ltsra nehezen ttekinthet. Mkdsket megrteni, felptsket megismerni ltalban mdszeres elemzssel, lpsenknt lehet. A clszer eljrst egy pldn szemlltetjk.

Tekintsnk pldaknt egy belsgs motort. Ez manapsg egy meglehetsen sszetett, bonyolult szerkezet.

1. Az els krds, amit az elemzs sorn clszer megfogalmazni: mi a feladata, funkcija? Ezt ebben az esetben viszonylag egyszeren felismerhetjk s megfogalmazhatjuk: kmiai energit (pl. benzin formjban trolt) forgat nyomatk s szgelforduls formban megjelen mechanikai energiv alakt. Tovbbi vizsglattal tovbbi, olyan rszfunkcikat is felismerhetnk, amelyek az alapvet feladat megvalstsnak feltteleit biztostjk, pl. zemanyag szllts, hts, kens stb. Ezeket adott feladat elltsra alkalmas nll rszfunkciknt is rtelmezhetjk, s tovbbi elemzsekkel ezeket is funkci sorozatra bonthatjuk. Felismerhetk mr itt olyan funkcik, pl. folyadk szllts A helyrl B helyre, amelyek tbb, egymstl elklnthet funkcilncolatban is elfordulnak.

2. A kvetkez krds a hogyan mkdik formban tehet fel. A szerkezet vizsglatval felismerhetjk, hogy az egyes funkcik fizikai, kmiai stb. folyamatok (hatselvek) lezajlsval realizldnak. Pldul az energiatalakts tbb rszfunkcibl ll (talakts) lncolat eredmnyeknt {kmiai termikus mechanikus (er-elmozduls) mechanikus (forgat nyomatk-szgelforduls}, fizikai trvnyek, ok-okozati sszefggsek ltal lerhat folyamatok egymsutnjnak formjban valsul meg: gs expanzi (termodinamika 2. fttele) halad-forg mozgs-talakts. E fizikai folyamatok ltrejtthez az 1. pontban felismert rszfunkcik megvalstsa szksges, amelyek szintn jl azonosthat fizikai, kmiai stb. folyamatok eredmnyei. Azt is felismerhetjk egyidejleg, hogy azonos fizikai folyamatok egymstl fggetlenl, tbb rszfunkci sorozat realizlsban is rszt vesznek.

2

1. bra: A gpelemek szrmaztatsa. 3. Ezt kveten tehet fel a milyen a (vizsglt motor) felptse krds, amit clszeren

az azonostott fizikai folyamatokat megvalst funkcionlis egysgeket, azok kapcsolatait, majd azok szerkezeti elemeit stb. azonostva vlaszolhatunk meg.

3

Az 1. bra az I. szinten, jl elklnthet feladatot ellt, sszetett funkcionlis egysgek szerepelnek. Ezek tovbbi elemzsvel, jl definilt, nagymrtkben hasonl rszfeladatot ellt, azonos vagy hasonl fizikai elveken mkd, hasonl felpts nll szerkezeti egysgek klnthetk el, pl. szivattyk, csvezetkek, tartlyok, tmtsek, ktsek stb., lsd 1. bra, II. szint, pl. a klnbz fizikai hatselven mkd szivattyk. Ezek tovbbi elemzsvel nagymrtkben hasonl, vagy azonos funkcikat ellt, azonos vagy hasonl fizikai hatselven mkd, azonos vagy hasonl felpts elemek vagy elem csoportok klnthetk el, lsd 1. bra III. szint. Hasonl mdon eljrva, az I. vagy II. szinten elklntett tovbbi funkci csoportok felbontsval, ugyan ilyen, vagy hasonl jelleg elemcsoportokhoz juthatunk.

Az elemzs alapjn megllapthat, hogy tetszs szerinti sszetett szerkezetet viszonylag egyszeren megfogalmazhat, azonos vagy hasonl funkcij s fizikai hatselven mkd, azonos vagy hasonl felpts elemekre s egyszer elem csoportokra bonthatunk. Megfordtva, ezen elemek s elem csoportok clszer kapcsolataival tetszs szerinti sszetett funkcit ellt szerkezet ltrehozhat.

A tbbszint elemzs sorn viszonylag kis-szm csoportba sorolhat szerkezeti elemekhez, u.n. jrmelemekhez jutottunk. Ezek ltalban egysgestett vagy szabvnyos mretsorozatokban, nagy darabszmban, sok esetben erre szakosodott gyrtk, egysges elrsok szerinti, megbzhat minsgben gyrtott termkei.

Az egyes elemek, elemcsoportok stb. trbeli helyzett meghatroz, burkol, vagy egyb funkcij, egyedi tervezs elemek (pl. motorhz, szivattyhz, fedelek stb.) nem tartoznak ezen csoportokba.

A jrmvek specilis kvetelmnyei, pl. a kis sly, fokozott megbzhatsg s biztonsg stb., az egyes jrmfajtk esetn megvalsul, a hasonl komplexits ms termkeknl nem tapasztalhat mrtk tmeggyrts, az zemeltets s karbantarts specialitsai sok esetben az ltalnos gpptsben is hasznlt gpelemeknek a jrmvek specilis ignyeihez igazod vltozatainak kifejlesztshez vezettek. A jrmelemek lehetnek a sz szoros rtelmben vett elemek, pl. tengelyek, fogaskerekek, vagy sszetartoz ptelemekbl ll elem csoportok, pl. csapgy, csavarkts stb.

A jrmelemek egy clszer csoportostsa az albbi. 1. Az alkatrszek n=6 szabadsgfok relatv elmozdulsnak megszntetst biztost

ktelemek s ktsek, pl. csavarkts, hegesztett kts stb. Ide soroljuk a specilis kialakts tengelyktseket is, amelyek egy rsze n

4

4. Folykony- vagy lgnem kzeg trolsra szolgl tartlyok s nyomstart ednyek, a kzegek krnyezettl elhatrolt, clzott ramlsnak biztostsra szolgl csvezetk elemek s az ramlst szablyoz csszerelvnyek.

5. A nyomatk- s forg mozgs tvitel megvalstst biztost tengelyek s tengelykapcsolk.

6. A teljestmny tvitelt s teljestmny sszetevk megvltoztatst megvalst klnbz fizikai hatselven dolgoz hajtsok, pl. fogaskerkhajts, forgattys hajtm.

A jrmelemek trgyalsa sorn az egyes elemek funkcijt, az alkalmazott fizikai hatselveket, kialaktsuk f elveit, a jratos anyagminsgeket, gyrtstechnikai jellemzit stb. elemezzk. Fontos ezen fell egyes gyakran alkalmazott, jellemz kialakts vltozat pontos ismerete, rajzban trtn megjelentse is.

5

1. Szerkezeti anyagok tulajdonsgai Jellsjegyzk

A mm2(%) Keresztmetszet, fellet, (szakadsi nyls) d mm tmr E N/mm2 Rugalmassgi modulus F N Er f mm Rug alakvltozs (rug t, lehajls) G N/mm2 Cssztat rugalmassgi modulus HHHH, HHHH1, , , , HHHH2, HHHH - Halmaz HHHHhat, HHHHHAT - Hatrllapoti jellemzk halmaza kd - Mrettnyez kR - Felleti rdessg tnyez KAn - Anizotrpiai tnyez Kd,m - Technolgiai mrettnyez szakt szilrdsghoz Kd,p - Technolgiai mrettnyez folyshatrhoz Kf - Gtlstnyez Kt,, Kt,, - Alaktnyez l mm Szerkezeti hosszsg l0 mm Mrsi hossz l mm Hosszvltozs Mhj Nm Hajltnyomatk M, M - Kzpfeszltsg rzkenysgi tnyez N - Ciklusszm N - Rug mkd menetszma R - Megbzhatsg Re N/mm2 Folyshatr ReH N/mm2 Fels folyshatr ReL N/mm2 Als folyshatr Rm N/mm2 Szaktszilrdsg Rm N/mm2 Anyag szaktszilrdsg alkatrszben terhelsi idtartam

esetn Rp N/mm2 Folyshatr vagy nylshatr Rp N/mm2 Anyag folyshatr vagy nylshatr alkatrszben Rp,0,2 N/mm2 0,2%-os marad nylshoz tartoz feszltsg Rp,xx N/mm2 xx%-os marad nylshoz tartoz feszltsg Rp,T N/mm2 Meleg folyshatr T hmrskleten terhelsi idtartam esetn

6

R, R - Asszimetria tnyez S - Biztonsgi tnyez, keresztmetszet T oC,(sec) Hmrsklet (lengsi id) Tcs Nm Csavarnyomatk U, W Nm Alakvltozsi munka (energia) - Fajlagos nyls rad Szgelforduls (szgdeformci) - Feszltsgamplitd viszony k - Bemetszs rzkenysgi tnyez N/mm2 Normlis feszltsg a N/mm2 Nvleges feszltsgamplitd, bred A N/mm2 Feszltsgamplitd, hatrllapoti A.K N/mm2 Feszltsgamplitd, hatrllapoti, alkatrszre B N/mm2 Szilrdsg (trsi) B N/mm2 Anyag szilrdsg (trsi), alkatrszben B,K N/mm2 Alkatrsz szakt-(trsi) szilrdsg F N/mm2 Folyshatr F N/mm2 Anyag folyshatr alkatrszben F,K N/mm2 Alkatrsz folyshatr m N/mm2 Nvleges kzpfeszltsg, bred M N/mm2 Kzpfeszltsg, hatrllapoti M,K N/mm2 Kzpfeszltsg, hatrllapoti, alkatrszre V N/mm2 Lengszilrdsg (R=1) V,K N/mm2 Lengszilrdsg (R=1),alkatrszben

hat N/mm2 Feszltsgvektor, hatrllapoti

meg N/mm2 Megengedett feszltsg vektor

N/mm2 zemi feszltsg vektor (bred)

,t N/mm2 fajlagos nylshoz tartoz feszltsg, t idtartam ignybevtelnl

mm (0) Grbleti sugr (srldsi flkpszg) N/mm2 Nyrfeszltsg a N/mm2 Nvleges feszltsgamplitd, nyrs, bred A N/mm2 Feszltsgamplitd, hatrllapoti, nyrs A.K N/mm2 Feszltsgamplitd, hatrllapoti, nyrs, alkatrszre B N/mm2 Nyrszilrdsg (trs) B N/mm2 Anyag nyrszilrdsg (trs), alkatrszben B,K N/mm2 Alkatrsz nyr- szilrdsg (trs)

7

F N/mm2 Folyshatr, nyr ignybevtel esetn F N/mm2 Anyag folyshatr alkatrszben, nyr ignybevtel F,K N/mm2 Alkatrsz folyshatr, nyrs esetn m N/mm2 Nvleges kzpfeszltsg, nyrs, bred V N/mm2 Lengszilrdsg (R=1), nyrs V,K N/mm2 Lengszilrdsg (R=1) alkatrszben, nyrs

Kiegszt als indexek:

A fenti jellsekhez a kvetkez kiegszt indexek csatlakozhatnak:

a feszltsgamplitdra vonatkoz cs csavar ignybevtel D kifradsi hatrhoz tartoz hj hajlt ignybevtel hz hz ignybevtel k kplkeny m kzpfeszltsgre vonatkoz max legnagyobb min legkisebb ny nyom vagy nyr ignybevtel pl kplkeny (plasztikus) r rugalmas feszltsgre vonatkoz feszltsgre vonatkoz

1.1. Bevezets

A mrnki szerkezetek, gy a jrmvek, azok szerkezeti elemeinek mkdsi biztonsga, zemi tulajdonsgai, kltsgei a konstrukcis kialakts, a mretezs, stb. mellett - nagymrtkben fggenek az alkalmazott anyag-minsgektl. A terveznek ezrt igen fontos feladata a megfelel anyagvlaszts.

A szerkezeti anyagokkal szemben tmasztott legfontosabb kvetelmnyek, a felhasznls konkrt krlmnyeinek fggvnyben, a megfelel fajlagos teherbrs, amit a statikus s dinamikus szilrdsgi tulajdonsgok biztosthatnak, a merevsg, a terhels alatti alakvltozsi tulajdonsgok, szvssg, kopsllsg, korrzillsg stb.

A jrmvek gpszeti szerkezeteiben leggyakrabban alkalmazott anyagok a klnfle aclok, ntttvasak, alumnium tvzetek, illetve a nemfmes anyagok kzl a klnfle manyagok. Felhasznlunk ezen fell bizonyos magnzium s titn tvzeteket, rz alap tvzeteket, valamint kompozit manyagokat, s bizonyos kermikat.

8

A szerkezeti anyagok mszaki szempontbl fontos tulajdonsgairl ltalban szabvnyos prbatesteken vgzett, szabvnyos vizsglatok alapjn nyerhetnk informcit.

Az idben lland terhelssel vgzett vizsglatok (statikus vizsglat) kzl legfontosabb a szaktvizsglat, amelynek sorn a prbatestek folyamatosan, kis sebessggel, nveked F hz terhels alatti viselkedst ler feszltsg-nyls grbt vesszk fel. Ennek alapjn hatrozunk meg klnbz szabvnyos anyagjellemzket. A feszltsg~nyls grbe fggleges tengelyn a = F/S0 nvleges feszltsg, a vzszintes tengelyen pedig az = l/l0, l=l-l0, fajlagos nyls szerepel, ahol S0 a prbatest kezdeti keresztmetszete, l0 a prbatest kezdeti, l a pillanatnyi hossza, l a pillanatnyi megnyls, lsd pl. 1.1. bra. Tekintettel arra, hogy a szmtsnl a kezdeti keresztmetszetet hasznljuk, ennek fizikai tartalma nincs.

A klnbz anyagok terhels alatti viselkedse igen vltozatos. E viselkedsek alapvet jellemzsre klnbz anyagmodelleket vezethetnk be. Az anyagmodelleket a terhels alatti viselkedst jellemz feszltsg-fajlagos nyls grbk alapjn jellemezzk.

1.2. A rugalmas, a kplkeny s a rugalmas-kplkeny anyagmodell

Rugalmas alakvltozs esetn a terhels megsznsekor a terhels alatt bekvetkezett deformci eltnik, azaz a prbatest visszanyeri eredeti hosszt, lsd 1.1. bra. Ezt a viselkedst egy tekercsrug modellel szemlltethetjk, lsd 1.1. bra. Abban az esetben, ha az E= d/d rugalmassgi modulus lland, a feszltsg~nyls grbe egyenes. Ezt linerisan rugalmas viselkedsnek nevezzk (Hook trvny) lsd 1.1. bra. Az Ud deformcis munkt leterhelskor teljes egszben visszanyerjk, a folyamat reverzibilis. Abban az estben, ha leterhelskor a deformcis munkt csak rszben nyerjk vissza, azaz Uv munkavesztesg, u.n. hiszterzis vesztesg keletkezik, a folyamat irreverzibilis, lsd 1.1. bra.

1.1. bra: Rug modell (a), rugalmas alakvltozs (b), linerisan rugalmas viselkeds (c), rugalmas alakvltozs hiszterzis vesztesggel (d).

Valsgos anyagoknl valamilyen mrtk hiszterzis vesztesg mindig fellp, gy az 1.1. bra b. s c. rszek szerinti esetek idelis eseteknek tekinthetk, gyakorlati kzeltsknt azonban sok esetben, pl. fmeknl bizonyos terhelstartomnyokban, minden tovbbi nlkl elfogadhatak.

Az idelisan kplkeny viselkedst merev-kplkeny formban clszer modellezni egymssal srldsos kapcsolatban lv kt elem egymson val elmozdulsval (1.2. bra a. rsz). 0 feszltsg estn az elemek egymson nem mozdulnak el (merev viselkeds), majd a 0 terhels hatsra folyamatos, d/dt sebessg elmozduls kvetkezik be, az anyag megfolyik. A terhels megsznsekor nem nyernk vissza munkt, a befektetett Ua munka

9

alakvltozsi energia formjban jelenik meg. A prbatest 0 marad (kplkeny, plasztikus) alakvltozst szenved; a folyamat irreverzibilis.

1.2. bra: Merev-kplkeny modell (a), a feszltsg-alakvltozs grbe (b). A rugalmas kplkeny anyagmodell a rugalmas s a kplkeny modell sorba kapcsolsval addik, 1.3. bra a. rsz. Valsgos szerkezeti anyagaink nagy rsznek els sorban a fmeknek- terhels alatti viselkedse ezen modellel rhat le. A kplkeny alakvltozs hatrt jelent 0 terhelsi kszb alatt a prbatest viselkedse rugalmas, majd 0 terhelsnl egyidej rugalmas s kplkeny alakvltozs kvetkezik be. A 1.3. bra b. rszn fm anyagokra jellemz linerisan rugalmas-kplkeny viselkeds jellegzetes feszltsg~nyls diagramja lthat. A F (=0) folyshatrt meghalad >F terhelsnl a rugalmas alakvltozs mellett megindul a kplkeny alakvltozs, gy a l=lr+lk hosszvltozs lr rugalmas s lk kplkeny (plasztikus) komponensekbl tevdik ssze, amelyekhez tartoz fajlagos nylsok rendre , r, k. A prbatest terhelst egy P terhelsi pontban megszntetve a rugalmas deformci rsz eltnik, mg a kplkeny alakvltozs megmarad. Az Ur rugalmas deformcis munka rszt visszanyerjk, mg az Uk kplkeny munka rsz a prbatest marad deformcijnak ltrehozsra kerlt felhasznlsra, gy nem visszanyerhet.

1.3. bra: A rugalmas-kplkeny anyagmodell (a), feszltsg-nyls grbe (b). A folysi znt az n. felkemnyedsi zna kveti, amelyben mind a rugalmas, mind a kplkeny alakvltozsi rsz nvekszik.

10

Jelents eltrsek addnak az egyes anyagfajtk esetn a kplkeny alakvltozsi kpessg mrtknek tekintetben. A kisebb szilrdsg, u.n. lgy aclok esetn ltalban kifejezett folyshatr addik lsd 1.4. bra a. rsz, mg a nagyszilrdsg aclok s pl. az alumnium anyagoknl kifejezett folyshatr nem jelentkezik, lsd 1.4. bra b. rsz. A kplkeny alakvltozs megindulst a szakt grbe egyenestl val elhajlsa jelzi, a R rugalmassgi hatron. Mindkt esetben jellemz a vgs trst megelz jelents kplkeny alakvltozs, vagyis a szvs viselkeds (szvs trs).

Bizonyos szerkezeti anyagok, pl. nttt vasak, kermik, veg stb. esetn a trst megelzen nem kvetkezik be jelents kplkeny alakvltozs (rideg trs). Ezeket rideg anyagoknak nevezzk, lsd 1.4. bra c. rsz.

1.4. bra: Feszltsg~nyls grbe: kifejezett folyshatrral (a), folyshatr nlkl (b), kplkeny alakvltozs nlkl (c).

A tapasztalat azt mutatja, hogy sok esetben, a fenti anyagmodellekkel jellemezhet anyagok tulajdonsgai nem fggenek a terhels idtartamtl, azaz idtl fggetlenek. Ilyenek ltalban a fmek szobahmrskleten, a kermik stb.

Manyagok esetn, vagy magasabb hmrskleten (pl. fmek) azonban a terhels alatti viselkeds jelents mrtkben idfgg lehet. Szerepet jtszhat tovbb a terhels vltozs sebessge is. Ezeket a tulajdonsgokat viszkzus tulajdonsgoknak nevezzk. A szerkezeti anyagok ilyen tpus viselkedst viszko-rugalmas anyagmodellen tanulmnyozhatjuk.

1.3. Viszko-rugalmas anyagmodell

A viszkzus viselkeds modellezsre folyadkkal teli hengerben elmozdul dugattybl ll viszkzus csillaptt hasznlhatunk, lsd 1.5. bra a. rsz. A deformcit modellez dugatty elmozdulshoz szksges fajlagos er a newtoni =d/dt viszkozitsi trvny szerint az elmozduls (=deformci) sebessgnek fggvnye. A viszko-rugalmas anyagmodell a sorba kapcsolt viszkzus csillaptbl (1), rugbl (2) s a prhuzamosan kapcsolt rug-viszkzus csillapt (3,4) egysgbl ll, lsd 1.5. bra b. rsz.

11

1.5. bra: Viszkzus csillapt (a), a viszko-rugalmas anyagmodell(b). A szerkezeti anyagok idben kialakul viszkzus tulajdonsgait az egyb tulajdonsgok vizsglathoz hasonlan prbatesteken vgzett, legtbbszr hz vizsglatokkal tanulmnyozhatjuk.

Mind aclok s ltalban fmek esetn magasabb hmrskleten (T>(0,30,4)Tolv, ahol Tolv az olvadsi hmrsklet: aclok esetn 350..400 oC), mind manyagok esetn gyakran viszkzus tulajdonsgokat figyelhetnk meg. Ezek az lland feszltsgen (terhelsen) tapasztalhat, idben nveked deformci (megnyls), a kszs, valamint lland deformcit eredmnyez terhels esetn tapasztalhat, idben cskken feszltsg, a feszltsg relaxci.

Kszs esetn a terhels fellpsekor j kzeltssel rugalmas deformci alakul ki, lsd 1.6. bra a. rsz, majd a fellp az idben nveked viszkzus deformci. Ezt az 1.5. bra a. rsz szerinti anyagmodellen a viszkzus csillapt ksleltetett elmozdulsa modellezi. Az 1.6. bra b. rsz klnbz deformci rtkek esetn kialakul feszltsg relaxcis grbk lthatk. E viselkeds az 1.5. bra b. rsz szerinti anyagmodell alapjn szintn magyarzhat.

Mivel az 1.6. bra szerinti viselkeds esetn a viszkzus tulajdonsgok mellett rugalmas viselkeds is megjelenik, az ilyen tulajdonsgokat mutat anyagokat viszko-rugalmas anyagoknak nevezzk.

1.6. bra: Klnbz terhelsekhez tartoz (t) kszsi grbk (a), klnbz deformcikhoz tartoz (t) relaxcis grbk (b).

12

A viszkzus tulajdonsgok jelents mrtkben befolysoljk a terhels megszntetsekor mutatott viselkedst, lsd 1.7. bra. Tegyk fel, hogy egy 0=ll. hz terhelssel terhelt prbatesten (lsd 1.7. bra a. rsz), a kszs eredmnyeknt (t)= 1(t)+ 2(t)+ 3(t) megnyls alakul ki, lsd 1.7. bra b. rsz. Az 1.5. bra b. rsz szerinti anyagmodell jellsei alapjn, az 2(t) a (2) rug deformcija, az 3(t) a (3,4) prhuzamosan kapcsolt elemek ltal meghatrozott, idben vltoz deformci rsz, mg 1(t) az (1) csillapt karakterisztikja szerinti, szintn idben vltoz deformci sszetev. A t=t0 idpillanatban a terhelst megszntetve az 2(t0)= r(t0) rugalmas deformci rsz azonnal eltnik, az 3(t0)= v,r(t0) a tisztn viszko-rugalmas rsz-deformci a (4) csillapt ltal ksleltetve, idben elhzdan tnik el, mg az 1(t0)= v,k(t0) viszko-kplkeny deformci megmarad. A vizsglt modell szerint viselked anyag teht, tarts terhels esetn marad alakvltozst is szenved, ezrt szoks ezt viszko-rugalmas/kplkeny modellnek is nevezni. A viszkzus csillapt ltal modellezett marad alakvltozs azonban modell szinten is eltr az 1.2. bra szerinti kplkeny alakvltozsi modelltl.

1.7. bra: Viszkzus tulajdonsgokat mutat anyag leterhelse. Az 1.5. bra b. rsz szerinti anyagmodell elemeinek klnbz kapcsolsi kombinciival, illetve az egyes paramterek vltoztatsval a legklnbzbb anyagmodellek llthatk el.

13

2. Terhelsi modellek, terhelsi jellemzk Kls vagy zemi terhelsnek nevezzk azon er, vagy nyomatk formjban megadhat kls hatsokat, amelyek a szerkezetet vagy annak elemeit annak lettartama sorn rik vagy rhetik. Sok esetben a kls terhelsek deformcis vagy elmozduls knyszerek formjban jelentkeznek, pl. tegyenetlensgek hatsa egy jrm kerkre. Ilyen esetekben mrssel vagy dinamikai szmtsokkal hatrozhatjuk meg az zemi terhelseket. Egy alkatrszre hat kls terhelsek a vele kapcsold alkatrszek hatsait helyettest er s nyomatk jelleg mennyisgek.

Az egyes alkatrszek mechanikai modelljnek alapjn, a szilrdsgtani modellek felhasznlsval hatrozhatjuk meg az zemi terhelsekkel arnyos bred-, zemi ignybevteleket , zemi feszltsgek formjban. gy a terhelsek jellemzsre az F, erk s Mhj, Tcs nyomatkok mellett a , zemi ignybevteleket is hasznlhatjuk.

Szerkezeti anyagaink tnkremeneteli folyamatai, gy teherbrsuk nagymrtkben fggenek a rjuk hat zemi terhelsek, ignybevtelek idbeli viselkedstl. Vltakoz terhels esetn ltalban lnyegesen kisebb teherbrs jellemzk addnak, mint pl. idben lland terhels esetn. Ezrt alapvet fontossg adott esetben az zemi terhelsek idbeli vltozsnak, s az ebbl add ignybevtelek hatsra add teherbrs jellemzk meghatrozsa.

Mindennapi tapasztalatbl is tudjuk, hogy a klnbz gpszerkezetekre, azok egyes elemeire hat zemi terhelsek, a gp jellege, mindenkori zemllapota, aktulis zemi krlmnyek stb. fggvnyben, kisebb vagy nagyobb mrtkben, idben vltoznak. Idben lland, nyugv- vagy statikus terhelsnek is nevezett terhels csak mint idealizlt hatreset rtelmezhet.

Az zemi terhelsek, klnsen jrmvek esetn (pl. terepjr kzlekedse terepen) rendszeretlen mdon, mind az ignybevtelek nagysga, mind a vltakozs frekvencija tekintetben erteljesen vltoznak; rendszertelen idfggvny formban adhatk meg. Lersuk, megadsuk a sztochasztikus folyamatok elmletnek felhasznlsval, statisztikai jellemzk segtsgvel trtnhet.

Mivel a tnyleges terhels~id fggvnyek igen sszetettek, a gyakorlati mrnki szmtsok s az anyagvizsglat cljaira olyan egyszerstett terhelsi modelleket vezetnk be, amelyek a szerkezeti anyagaink teherbrsa szempontjbl minden lnyeges terhelsi jellemzt tartalmaznak, ugyanakkor lehet egyszeren kezelhetk.

2.1. Terhelsi folyamatok ltalnos jellemzse A 2.1. bra a. rszn egy szemlygpkocsi futm egyik elemben mrt rendszertelen feszltsg~idfggvny, a realizcis fggvny egy centimteres nagysgrend s thosszhoz tartoz szegmense lthat. A kvetkez s tszakaszon nyilvn ettl eltr fggvny-szegmenst kapunk. Az zemi krlmnyek (hasznos terhels, haladsi sebessg, tminsg stb.) megvltozsa esetn erteljesebb eltrseket tapasztalhatunk. Az ilyen jelleg terhelsi fggvnyek lersa, modellezse a sztochasztikus folyamatok elmlete alapjn

14

trtnhet, a szerkezeti anyagokra val hatsuk szempontjbl lnyeges valsznsgi jellemzik statisztikai eszkzkkel val meghatrozsa tjn. E krdsekkel a terhelsanalzis tudomnya foglalkozik.

A ksrleti s gyakorlati tapasztalatok is arra mutatnak, hogy az alkatrszek lettartamt dnten az egymst kvet feszltsg (terhels) lengsek cscsrtkeinek nagysga hatrozza meg. A 2.1. bra b. rsze a tnyleges folyamat cscsrtkei kztt definilt, egyenes szegmensekbl ll egyszerstett fggvny egy rszlett brzolja. E fggvny a,i=(max,i - min,i)/2 pillanatnyi amplitd s m,i=(max,i + min,i)/2 pillanatnyi kzpfeszltsg rtkekkel megadhat, egymst kvet fl-lengsek sorozatra bonthat. A szomszdos, i-1 s i+1 lengsekre ltalban eltr a,i1 , m,i1 paramter fl-lengseket tallunk. Ha egy j indexszm, i-vel ellenttes vltozsi irny fl-lengsre a,j=a,i , m,j=m,i, a kt fl-lengs egyestsvel egy teljes vltakozsi peridust megvalst elemi lengshez jutunk, amit ltalban egy terhelsi ciklusnak neveznk, 2.1. bra c. rsz. Ehhez a lengs nagysgra (a) s elhelyezkedsre (m) jellemz nagysgi paramterek mellett T lengsid, illetve =1/T lengsi frekvencia is rendelhet.

A terhelsi folyamatok elemzsvel, modellezsvel foglalkoz terhelsanalzis egyik clja a folyamatban fellelhet elemi lengsek azonostsa s ezekbl alkalmas terhelsi modellek szrmaztatsa. A terhelsi folyamatok realizcis fggvnyei maguk is valsznsgi vltoz fggvnyek, gy a sztochasztikus folyamatok elmletre tmaszkod matematikai statisztikai eszkzkkel dolgozunk s az eredmnyek is valsznsgi jellemzk formjban addnak. Ezekkel a krdsekkel itt nem foglalkozunk, csak a gyakorlatban legltalnosabban hasznlt egyszerbb terhelsi modellekkel foglalkozunk.

2.1. bra: Rendszertelen terhelsi fggvny (a), fl-lengs sorozatra bonts (b), terhelsi ciklus (c).

Megjegyzsek: 1. A rendszertelen folyamatban fellp terhelsvltakozsok sorrendje bizonyos esetekben

jelentsen befolysolhatja az lettartamot. ltalnos elmlet hjn ez adott esetben egyedi vizsglatokat ignyel.

2. A tapasztalatok szerint a terhelsvltakozsi frekvencia sszettel lettartamra val hatsa az ltalban elfordul frekvenciatartomnyokban elhanyagolhat. Jelentsge dinamikai, lengstani (pl. rezonancia vizsglatok) vizsglatoknl van.

3. A tapasztalatok szerint a terhelsi fggvny alak elhanyagolhat mrtkben befolysolja az lettartamot; dnt hatsuk a cscsrtkeknek van. A folyamatok szemlltetsre

15

ezrt a terhelsi cscsok kztti egyenes szegmensek, vagy, pl. hajltott forg tengely esetn add, sznuszos terhelsvltakozs hasznlatos.

4. A szilrdsgi szmtsokban az lettartamot ciklusszmban (elemi lengsek szma) mrjk (pl. egy lland terhels hajltott forg tengely egy krlforduls egy terhelsi ciklus), gy a km-ben, zemrban stb. megadott lettartamot ciklusszmra kell tszmtani.

5. Az idben vltoz terhelsek kztt klnleges helyet foglalnak el az igen nagy terhelsvltozsi sebessg, lks-, vagy tsszer ignybevtelek. Ezek eredete lehet csatlakoz elemek kztti tlzott hzag, hirtelen mozgs- vagy terhelsi irnyvlts vagy tnyleges tkzs (pl. jrmveknl) kvetkeztben kialakul tkzsi folyamat. Eltekintve az ilyen jelleg ignybevteleknek zemszeren kitett szerkezetektl (pl. aprt, kalapl, darl stb.), jelents lksszer ignybevtelek ltalban extrm zemllapotokban vagy meghibsods esetn lpnek fel.

2.2. Terhelsi modellek

2.2.1. Idben lland terhelsi modell

Statikus vagy nyugv terhelsnek is nevezett terhelsi modell az ltalnos esetbl a a,i=0, m,i=ll. i rtkkel addik, lsd 2.2. bra. A fggvny bekezd szakasza a terheletlen llapotbl kis terhelsvltozsi sebessggel nvekszik a nvleges rtkre, mint pl. szaktvizsglatok esetn. Kismrtk terhelsingadozs, s/vagy kisszm terhels vltakozs esetn, pl. kzi szerszmok, egyes nyomstart ednyek, vagy pl. szilrd illeszts ktsben bred ignybevtelek modellezsre alkalmazhat.

2.2. bra: Idben lland terhelsi modell.

2.2.2. lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhelsi modell Ez a terhelsi modell a 2.1. bra b. rsz szerinti ltalnos esetbl a a,i=ll., m,i=ll. i rtkekkel szrmaztathat. A fggvny alak gp- s jrmelemek esetn igen gyakran szinuszos; ez a legltalnosabban hasznlt terhelsi modell.

16

2.3. bra: Nem hajtott vasti kerkpr tengely (a), mechanikai modell(b), feszltsgeloszls a keresztmetszetben (c), sznuszos feszltsgvltakozs(d).

Tekintsk pldul a 2.3. bra a. rsz szerinti vasti kerkpr tengelyt, amely a kerekekkel egytt forog. A vasti kocsihoz vagy a forgvzhoz az A s B gytok csapgyakon, illetve csapgy hzakon keresztl csatlakozik. A tengely mechanikai modellje, s lland G terhels esetn a nyomatki brja a 2.3. bra b. rsz szerinti. A tengelyben bred feszltsg a Navier kplettel szmthat: hajl=(Mh,max/I)e, ahol I a keresztmetszet msodrend nyomatka, e pedig a vizsglt pont semleges tengely sktl val tvolsga, e=rsin, ahol r a tengely keresztmetszet sugara, vizsglt K ponthoz tartoz sugr llsszge, lsd 2.3. bra c. rsz. Figyelembe vve a tengely szgsebessg forgst, egy tetszs szerinti K pontban a feszltsg hajl(t)=(Mh,max/I)rsint, =t, lsd 2.3. bra d. rsz, ahol hajl (pi/2)=hajl,max=a, hajl(pi/)=m=0, lland amplitdj, nulla kzpfeszltsg sznuszosan vltakoz feszltsg. Ez a plda egyben rmutat arra, hogy lland terhels esetn is addhat vltakoz feszltsg.

17

m0 esetn a gyakran elfordul ltalnos terhelsi modellt kapjuk, lsd 2.4. bra. A terhels jellemzsre az R=min/max asszimetria tnyezt (feszltsgviszony) hasznljuk. A lengs elhelyezkedsnek jellemzsre klnbz elnevezseket alkalmazunk, lsd 2.5. bra. Az R= -1

tiszta leng-, az R=0 s R= - lengseket tiszta lktet feszltsgnek is nevezzk.

2.4. bra: Sznuszos terhels lengs jellemz paramterei.

2.5. bra: Klnbz elhelyezkeds sznuszos ignybevtel lengsek.

2.2.3. Terhelsegyttes

Klnsen kzti jrmvek s terepjrk, de ltalban a jrmvek, emelgpek stb. tnyleges zemi terhelsei, illetve ignybevtelei, mind a terhels lengsek mrtke (amplitd) mind azok elhelyezkedse (kzpfeszltsg) tekintetben igen erteljesen vltozik, estenknt ritkn fellp extrm terhelsi cscsokkal. lland amplitdj s kzpfeszltsg terhelsi modell ekkor csak igen durva elhanyagolsokkal alkalmazhat. Ilyen esetekben clszeren terhelsegyttes formjban megadott terhelsi modellt alkalmazhatunk. A terhelsegyttes informcit tartalmaz a terhelsi folyamatban azonostott egyes elemi lengsek amplitd- s kzpfeszltsg rtkei elfordulsnak gyakorisgrl, ltalban m=ll. kzpfeszltsgre reduklt =a/a,max1 normlt amplitd rtkek formjban, adott darabszm lengst tartalmaz terhelsi folyamatra vonatkoztatott abszolt sszeggyakorisg fggvnyben. A 2.6. bra klnbz, tipikus terhelsegyttesek 106 ciklust tartalmaz terhelsi folyamat normlt amplitd sszeggyakorisgait tnteti fel logaritmikus lptkben, lland kzpfeszltsgre reduklva. A terhelsegyttes rtelmezse folytonos esetben: a a,max < a < (+)a,max felttelnek eleget tev terhelsamplitdj lengsek abszolt darabszma N=N2-N1, Nssz=106 lengst tartalmaz terhelsi folyamat esetn, az adott m kzpfeszltsgen. A terhelsegyttesek mrssel vagy esetleg szimulcis szmtsokkal nyert terhelsi folyamatok statisztikai feldolgozsa alapjn nyerhetk.

18

2.6. bra: A terhelsegyttes rtelmezse (a), jellegzetes terhelsegyttesek (b). Megjegyzsek:

1. A szabvnyokban vagy egyb mszaki dokumentumokban tallhat terhelsegyttesekre ltalban Nssz=106, de gyakran Nssz=107, vagy Nssz=108.

2. A terhelsegyttes nem tartalmaz informcit, az egyes amplitd rtkek sorrendisgre vonatkozan, lsd 2.1. fejezet.

3. A terhelsegyttes vzszintes tengelyn szerepl abszolt sszeggyakorisg rtkeket Nssz rtkvel osztva relatv sszeggyakorisgokat kapunk. Ez a krlmny kzvetlenl utal arra, hogy egy terhelsegyttes tetszs szerinti ciklusszmot tartalmaz terhelsi folyamatra extrapollhat, amennyiben azt reprezentatvnak fogadjuk el.

19

3. A szilrdsgi mretezs ltalnos alapelvei Mretezsen ltalban szilrdsgi mretezst rtnk, amelynek clja alapveten a szerkezeti elemek tlzott deformci- (rugalmas vagy kplkeny), vagy trs formjban val tnkremenetelnek elkerlse. Pontosabb megfogalmazs szerint a mretezs azon tevkenysgek sszessge a tervezs stdiumban, amelynek clja a szerkezet illetve annak elemei integritsnak biztostsa az elrt lettartamra, adott megbzhatsggal. Integritson azt rtjk, hogy a szerkezet illetve annak egyes elemei az elrs szerinti funkcijuk elltsra maradktalanul alkalmasak legyenek.

Ismeretes, hogy a mretezs kiindul adatai, az zemi terhelsek s teherbrs jellemzk, klnsen jrmvek esetn szrssal rendelkez mennyisgek; egzaktan csak valsznsgi jellemzk segtsgvel adhatk meg. Ebbl addik, hogy az integrits biztostsa is csak bizonyos valsznsggel, megbzhatsggal tervezhet. A jrmgpszet megbzhatsgi szempontbl klnsen fontos terletein, pl. repls, fkek, futm elemek, kormnyszerkezetek stb., statisztikai vizsglatokkal altmasztott adatok alapjn, sok esetben egzakt megbzhatsgi rtkeket tudunk szmtani. ltalnos esetben egzakt szmok formjban nem felttlenl kirtkelhet mrnki tapasztalatra tmaszkodhatunk.

A jrmgyrts terletn egyre inkbb eltrbe kerl az adott lettartamra val mretezs, gy ez az adat is megjelenik a mretezs sorn, mg olyan esetekben is, ha jelenlegi ismereteink alapjn ezt nem felttlenl tudjuk pontosan figyelembe venni.

A fenti definci alapjn a mretezssel biztostjuk azt, hogy a szerkezet s elemei lettartamuk sorn mkdkpes, vagy megengedett llapotban legyenek. Tekintsk egy szerkezeti elem mkds szempontjbl mrtkad, lehetsges llapotainak HHHH halmazt, lsd 3.1. bra. A HHHH1 megengedett vagy mkdkpes llapotok, s a HHHH2 nem megengedett, azaz nem mkdkpes llapotok halmazt a HHHHhat hatrllapot jellemz halmaz vlasztja el. Legyen HHHH azon zemi llapotok halmaza, amelyeket a szerkezet mkdse sorn felvesz, vagy felvehet. Az alkatrsz megfelel, ha HHHH HHHH1, azaz az alkatrsz minden lehetsges zemllapotban megengedett llapotban van. Abban az esetben, ha HHHH (HHHH2 HHHHhat )0, az alkatrsz nem megfelel, lsd 3.1. bra b. rsz.

3.1. bra: A hatrllapot rtelmezse (a), zemi llapotok halmaznak elhelyezkedse (b).

20

3.1. A bemetszsek hatsa

Ismeretes, hogy a szerkezeti elemek ms alkatrszekhez val kapcsoldsnak biztostsra, ktsek, megtmasztsok kialaktsra keresztmetszet vltozsok, hornyok, furatok stb. sszefoglal nven bemetszsek kialaktsa szksges. A keresztmetszet mretek vltozsa feszltsggyjt hats, amit a szablyos erfolyam megzavarsa okoz. gy a szilrdsgtan alapsszefggseivel meghatrozhat, idealizlt alapformk esetn rvnyes nvleges feszltsgeloszls a bemetszsi keresztmetszetben s annak krnyezetben megvltozik. ltalban hromtengely feszltsgeloszls s jelents feszltsgcscsok alakulnak ki, lsd 3.2. bra.

3.2. bra: Bemetszsek feszltsggyjt hatsa: erfolyam (a), feszltsg eloszls (b) a bemetszsi kerersztmetszetben.

A feszltsggyjt hats figyelembevtelre a gyakorlati mretezsben ltalban megelgsznk a cscsfeszltsg rtkvel, amit a Kt, s Kt, , illetve feszltsgekre bevezetett alaktnyezk (feszltsggyjtsi tnyez) segtsgvel szmthatunk: FmaxeHmaxnvlt,maxnvlt,max ,RKK Kt,,cs. Az alaktnyez csak a geometriai kialakts fggvnye; meghatrozsa mrssel vagy szmtssal, pl. VEM mdszerrel lehetsges. A gyakorlatban elfordul bemetszs alakokra vonatkoz rtkek a mszaki szakirodalomban tallhatk.

3.2. A szilrdsgi mretezsi modell

A szilrdsgi szmtsokban az alkatrsz, minsgi kritriumok alapjn rtelmezett, tnkremenetel szempontjbl jellemz llapotait, mennyisgi adatokkal, szmszer formban definiljuk, pl. a mechanikai feszltsg, a deformci mrtke stb., megadsval, mind a tnyleges zemi llapotok, mind a megengedett, nem megengedett vagy hatrllapotok tekintetben. Az alkatrsz tnyleges zemi llapotai HHHH halmaznak elemei gy a tnyleges zemi terhelsek hatsra keletkez bred vagy zemi feszltsgek. A HHHH1, HHHH2, HHHHhat halmazok

21

elemi szintn mechanikai feszltsgek, amelyek a tnkremenetel szempontjbl mrtkad llapotjellemzket tartalmazzk, gy a HHHH halmaz HHHH ban val elhelyezkedse kzvetlenl kirtkelhet. A kt halmaz elemeinek egyrtelm elklntsre az zemi ignybevtel jellemzk jellsre kisbets indexezst, mg a teherbrs jellemzkre nagybets indexezst alkalmazunk.

A mai ltalnos mretezsi gyakorlatban nvleges feszltsgek alapjn dolgozunk, mind az zemi, mind a teherbrst megad, megengedett feszltsgek tekintetben. Mind a ngy alap-ignybevtel (hzs-nyoms, hajlts, csavars, nyrs) esetn a szilrdsgtan elemi sszefggseit alkalmazva hatrozzuk meg az bred feszltsgeket, nem figyelembe vve az esetleges bemetszsek hatst. A bemetszsek hatst az alkatrsz teherbrst jellemz hatrllapot (megengedett feszltsg) meghatrozsnl vesszk figyelembe, a nvleges feszltsg formban kifejezett teherbrs rtk megfelel cskkentsvel.

Ritkbb esetekben dolgozunk a valdi, helyi feszltsgekkel, elssorban olyan esetekben pl. bonyolult ntvnyek vagy egyb alkatrszek esetn, ahol az zemi feszltsgeket VEM mdszerrel szmoljuk, vagy a vonatkoztatsi keresztmetszet rtelmezse nehzsget okozhat stb.

A ltalnos mretezsi modell hrom f rszre tagolhat (lsd 3.3. bra): az bred, vagy zemi feszltsgek illetve azok halmaznak meghatrozsa, a teherbrs (hatrllapot, megengedett feszltsg) meghatrozsa valamint e kt adathalmazra tmaszkodva a mretezs maga.

22

3.3. bra: A szilrdsgi mretezs modellje. 1. Kiindulsul a mrtkad zemi terhelsek szolglnak. Ezek forrsa lehet hatsgi

vagy szabvny elrsok, a megrendel ltal elrt adatok, hasonl berendezsek tapasztalatai, tervezi meggondolsok, mrsek, szmtsok stb. eredmnyei. Els lps a vrhat zemi terhelsek elemzse, majd idbeli viselkedsk meghatrozsa tjn az alkalmas terhelsi modell megvlasztsa. Ezt kveti, az alkatrsz kialakts figyelembevtelvel, a lehetsges tnkremeneteli mdok feltrsa (felleti tnkremenetel, kifrads, stb.). Ennek alapjn dnthetnk a megfelel mechanikai s szilrdsgtani modell megvlasztsrl, amibl kiindulva a mrtkad zemi ignybevtelek (bred feszltsgek) meghatrozhatk. Ezek, a terhelsi modelltl fggen szmrtkek, fggvnyek, tbb-dimenzis vektorvltozk is lehetnek. Mivel az bred feszltsgek a kialakts, terhels stb. fggvnyben az alkatrsz egyes keresztmetszeteiben ltalban eltrek, elegend a szmtsokat a kritikus keresztmetszetre elvgezni.

2. Az alkatrsz teherbrs a felhasznlt szerkezeti anyag jellemzitl s az alkatrsz kialaktstl fgg. Az anyagjellemzk szabvnyostott prbatesteken, idelis

23

esetben az bred ignybevtelek szmtsnl alkalmazott terhelsi s szilrdsgtani modellel alkalmazsval vgzett mrsekkel meghatrozott szilrdsgi jellemzk, gy azok az adott kialakts prbatestre vonatkoznak. Ha ilyen adatok nem llnak rendelkezsre, vagy mrseket kell vgezni, vagy ms eset adataibl kell elmleti ton tszmtani. Az alkatrsz kialakts hatst a teherbrs szempontjbl lnyeges geometriai, technolgiai stb. paramtereknek a prbatest paramtereitl val eltrsi fggvnyben, ltalban elmleti ton, szmtssal hatrozzuk meg. A teherbrs gy meghatrozott HHHHK halmaznak elemeibl a tnkremeneteli kritriumok fggvnyben hatrozhatjuk meg a K,MEGK,HAT , (megengedett llapot) stb. halmazokat. Az alkatrsz teherbrs adatok indexezsben a K kiegszt indexet is alkalmazzuk, utalva arra, hogy alkatrsz teherbrsrl van sz.

3. Ha a szmtsnl alkalmazott terhelsi s szilrdsgtani modellel meghatrozott anyagjellemzkn alapul teherbrs jellemzk llnak rendelkezsre, a mretezs egyszeren a K,MEG kritrium ellenrzst jelenti. Egydimenzis (pl. idben lland terhelsi modell, egyszer ignybevtel) esetben ez a MEG,K felttel teljeslse. Ms esetekben valamilyen mretezsi elmlet szksges, pl. a Palmgren-Miner elv.

3.3. Biztonsgi tnyez, megbzhatsg

A bevezet rszben utaltunk arra, hogy klnsen jrmvek esetn mind a terhelsek, mind a teherbrs jellemzk megllaptsa s rtkei tekintetben bizonytalansgok, szrsok addnak, hasonlan a modellezseknl is elhanyagolsokra knyszerlnk. Ezrt az adott alkatrsz esetn tnylegesen realizld , s KHAT , rtkeket egzaktan egy s , illetve

sKHAT ,, halmaz (szrsmez) elemeknt rtelmezhetjk, lsd 3.4. bra.

3.4. bra: A biztonsgi tnyez rtelmezse. A halmazok mrete a bizonytalansg (szrs) mrtknek fggvnye. A mretezs sorn a

s, KMEG, kritriumot kell biztostani. Amennyiben mind a s, , sKMEG ,, rtkek valsznsgi vltozk formjban rendelkezsre llnak, a valsznsg szmts matematikai eszkzeivel egzaktan kiszmthat P( s, KMEG, ), azaz a s, KMEG, kritrium teljeslsnek a valsznsge. Ez teht annak a valsznsge, hogy az alkatrsz az adott lettartamon nem hibsodik meg. Ez a valsznsg az R

24

3.5. bra: A megbzhatsg rtelmezse egydimenzis esetben. A gyakorlati esetek jelents rszben, az adatok egzakt valsznsgi paramterei nem ismertek. Ilyen esetekben a megbzhatsgot biztonsgi tnyez formban rtkeljk ki. Ez a s KHAT , rtkek ( s, , sKHAT ,, halmazok ) alkalmasan rtelmezett S tvolsgval fejezhet ki numerikus formban. S nagyobb rtke nyilvn nagyobb biztonsgot jelent. Mind az s, mind a S rtkeinek felvtele a mrnki tapasztalat, hatsgi- vagy szabvny elrsok stb. alapjn trtnhet.

25

4. Mretezs idben lland terhelsmodell (nyugv terhels) s lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhels esetn

4.1. Mretezs idben lland terhelsmodell (nyugv terhels) esetn, fm anyagokra Idben lland terhelsi modell esetn (lsd 2.2. bra) a terhels jellegnek (hzs, nyoms, hajlts, csavars,nyrs vagy ezek kombincija) megfelel mdon szmtott ignybevtelt nvleges feszltsg formban szmtjuk (lsd 3. fejezet, 3.3. bra); ezek egyetlen szmrtk formjban megadhatk.

Az alkatrsz feladatnak fggvnyben meghatrozhat tnkremenetel lehet:

- tlzott (a funkcit zavar) rugalmas-, vagy kplkeny alakvltozs, - trs, - magasabb hmrskleten kszs, ltalban viszkzus viselkeds (ignybevtel

idtartamtl fgg teherbrs). Az utols esettel nem foglalkozunk, gy feltesszk azt, hogy a teherbrs rtkek is llandk, gy az lettartam mint paramter explicit mdon nem jtszik szerepet; a mretezs elvileg vgtelen lettartamra trtnik.

Az alkatrsz teherbrs meghatrozshoz kiindul adatknt a prbatestekkel meghatrozott statikus szilrdsgi jellemzket hasznljuk, majd az alkatrsz kialakts figyelembevtelvel az eltrseket szmtjuk. A figyelembe veend paramterek: alkatrsz jellemz mret s esetleges technolgiai hats, bemetszsek.

4.1.1. Szilrdsgi jellemzk statikus ignybevtel esetn A szerkezeti anyagok statikus szilrdsgi adatait a ngy alap-ignybevtellel, szabvnyos mret prbatesten, szabvnyos vagy egyb formban rgztett mdon vgrehajtott szilrdsgi (anyag-) vizsglattal hatrozzuk meg. A vizsglat sorn, a terhelst mrskelt sebessggel fokozatosan nvelve, ltalban a terhels~deformci grbt vesszk fel, lsd 1. fejezet. Ebbl kiindulva hatrozzuk meg az ltalban szabvnyos szilrdsgi jellemzket. A legnagyobb jelentsg, legelterjedtebben hasznlt vizsglat az F hz ervel vgrehajtott szaktvizsglat, amelynek eredmnye a feszltsg-nyls grbe, vagy szaktdiagram.

Legyen az ltalnosan hasznlt, S0 keresztmetszet hengeres prbatest tmrje d0, lland keresztmetszet sima mrsi hossza l0=(5..10)d0. (Ehhez addik a szaktgpbe val befogst lehetv tev nagyobb tmrj rsz.). A feszltsg-nyls grbe fggleges tengelyre a hz=F/S0, kezdeti keresztmetszetre vonatkoztatott, u.n. mrnki feszltsg-et, mg a vzszintes tengelyre az =(l-l0)/l0=l/l0 fajlagos nyls rtket mrjk fel, ahol l a mindenkori mrsi hossz. Tekintettel arra, hogy a terhels hatsra a prbatest keresztmetszet cskken, a hz,val=F/S valdi feszltsg, ahol S mindenkori valdi keresztmetszet, eltr a mrnkitl, lsd 4.1. bra a. rsz.

26

4.1. bra: Lgy acl (a), folyshatrral nem rendelkez anyag (b), rideg anyag (c) szaktdiagramja.

A szaktgrbe alapjn a kvetkezs szilrdsgi jellemzk hatrozhatk meg:

- A lgy, nagy nylkpessg acloknl jelentkez, a kplkeny alakvltozs (folys) megindulst jelent ReL als majd ezt kvet ReH fels folyshatr. Gyakran e kt rtk nem klnl el hatrozottan, lsd 4.1. bra a. rsz.

- Hatrozott folyshatrral nem rendelkez szvs anyagok (pl. nagyszilrdsg aclok) esetn a folyshatrt az k=0,2% kplkeny alakvltozshoz tartoz RP0,2 hatr helyettesti, lsd 4.1. bra b. rsz. Amennyiben ltalban folyshatrra utalunk, az RP0,2 s ReH jells helyett is egysgesen az Rp jellst hasznljuk.

27

- A legnagyobb feszltsgnl jelentkez Rm szaktszilrdsg. Rideg anyagok (pl. lemezgrafitos ntttvas) esetn, kplkeny alakvltozsi kpessg hinyban, csak Rm mrhet, lsd 4.1. bra c rsz.

Tovbbi, a mretezs cljaira csak kzvetve felhasznlhat jellemzk:

- A kplkeny alakvltozsi kpessgre jellemz A=lk/l0 szakadsi nyls, ahol lk a szakadst kveten mrhet kplkeny (marad) alakvltozs. ltalban az l0=5d0 esetn rtelmezett A5 rtk hasznlatos.

- Szintn a kplkeny alakvltozsi kpessggel kapcsolatos Z=S/S0 trsi kontrakci, ahol S a szakads helyn mrhet keresztmetszet cskkens.

A tovbbi alap ignybevtelekre vonatkoz folyshatr s trsi szilrdsg rtkek nyomsra: F,ny, B,ny, hajltsra: F,hj, B,hj, csavarsra: F,cs, B,cs, nyrsra: F,ny, B,ny . Ezek az rtkek ritkn llnak rendelkezsre, gy ezeket ltalban a szaktvizsglati adatokbl szmtssal hatrozzuk meg.

4.1.2. A mret- s technolgia hatsa a teherbrsra

A tapasztalatok szerint a prbatesttl ltalban mretben, az alkalmazott gyrtstechnolgia fggvnyben (pl. hengerls, hkezels stb.) anyagszerkezeti szempontbl is eltr alkatrszben kialakul Rm, Rp anyagszilrdsg az alkatrszben a prbatestektl eltrhet, gy ezeket az:

Rm=RmKd,mKAn RP= RpKd,pKAn (4.1)

sszefggssel szmtjuk, ahol a Kd,m Kd,p technolgiai mrettnyez a d jellemz mret s az anyagminsg, KA,n anizotrpia tnyez az anyagminsg fggvnye. ltalnos esetben aclokra Kd,=0,70,95, KA,n=0,80,9; pontosabb rtkek szabvnyokban tallhatk.

Nyomszilrdsgi adatok a szaktszilrdsgi rtkekbl szmthatk:

B,ny = KpRm, F,ny = KpRp (4.2)

ahol acl, aclntvnyre Kp=1, gmbgrafitos ntttvasra Kp=1,3, temperntvnyre Kp=1,5, mg lemezgrafitos ntttvasra Kp=2,5.

Nyrs esetn:

B,ny= rRm, F,ny= rRp (4.3)

Ahol acl s aclntvnyre r=0,58, gmbgrafitos ntttvasra r=0,65, temperntvnyre r=0,75, lemezgrafitos ntttvasra r= 0,75.

28

4.1.3. Bemetszsek hatsa a teherbrsra

A bemetszsek krnyezetben egyenetlen feszltsgeloszls alakul ki, a nvlegest esetenknt jelentsen meghalad helyi feszltsgcscsokkal, lsd 3.1. fejezet. A 4.2. bra a. rszn az a hatrhelyzet lthat, amelyben a cscsfeszltsg ppen elri a folyshatrt, dr~0 vastagsg krgyr keresztmetszetben: max=Rp=Kt,hz,nvl,, hz,nvl=Fkrit/Skrit. A keresztmetszet egyb rszeiben s a tbbi keresztmetszet egszben a folyshatrnl lnyegesen kisebb feszltsg rugalmas alakvltozs van. A kritikus keresztmetszetben a rugalmasan deformld rsz mintegy megtmasztja a kplkeny alakvltozsi znt, ezrt ezt a jelensget tmaszt hatsnak nevezzk. Egy bemetszs nlkli alkatrszben ezzel szemben, az egyenletes feszltsgeloszls kvetkeztben, a kplkeny alakvltozs minden keresztmetszet minden pontjban egyidejleg megindul. A bemetszett alkatrsz teht egy kplkeny alakvltozsi llapotban lv sima prbatest llapothoz kpest mg jelents teherbrs tartalkkal rendelkezik. Rugalmas-idelisan kplkeny anyagmodellt felttelezve, lsd 4.2. bra b. rsz, s a terhel ert F> Fkrit rtkre nvelve, a kplkeny alakvltozsi zna a 4.2. bra c. rsz szerint alakul. Az alkatrsz egyb keresztmetszeteiben azonban mg ekkor is rugalmas marad az alakvltozs. A tmaszt hats minden, nem egyenletes feszltsgeloszls esetn kialakul, pl. nem bemetszett esetben, sima hajltsra, lsd 4.2. bra d. rsz.

4.2. bra: Feszltsgeloszls Rp cscsfeszltsggel (a), rugalmas-idelisan kplkeny a-lakvltozsi grbe (b), kplkeny zna F>Fkrit esetn (c), feszltsgeloszls hajlts

esetn (d).

29

Az alkatrsz teherbrs jobb kihasznlsa rdekben ezrt hzs-nyoms s nyrs esetn a bemetszsek feszltsggyjt hatst j kzeltssel, elhanyagolhatjuk.

Hajltsra s csavarsra a folyshatrokat megemeljk: B,K,hj~Rm/0,833, F,K,hj~Rp/0,833, B,K,cs~B,.ny/(0,833-0,9), F,K,cs~F,.ny/(0,833-0,9), ahol a nagyobb rtkek felleti edzs esetn rvnyesek.

Kplkeny alakvltozsi kpessggel nem rendelkez, rideg anyagok esetn, pl. ntttvas, tmaszt hats nem jn ltre. gy a bemetszs hatst teljes mrtkben figyelembe kell venni, az anyagra vonatkoz szakt(trsi) szilrdsgi s folyshatr rtkek Kt,, illetve Kt, alaktnyezkkel val osztsa (cskkentse!) tjn.

4.1.4. A biztonsgi tnyez meghatrozsa

Idben lland terhelsi modell esetn az bred, zemi ignybevtelek az alap-ignybevteleknek megfelel ,hz,ny, ,hj, ,ny, ,cs vagy az ezek kombinciibl kpezett ,red nvleges feszltsgrtkek egyetlen szmadat formjban llnak rendelkezsre. Az alkatrsz teherbrst az alkatrsz szakt (trsi) szilrdsga, illetve folyshatra jellemzi, szintn nvleges feszltsg formjban.

A tnkremenetel kritriumainak megllaptsa s ennek fggvnyben a hatrllapot megllaptsa a tervez feladata.

A 4.3. bra a. rsz az alkatrsz teherbrs szrmaztatst s sematikus feszltsg~nyls grbjt brzolja, hzsra. A hzfeszltsgek egydimenzis halmazn (feszltsg tengely) a tnkremeneteli kritriumhoz tartoz HHHHHAT hatrllapot, a HHHH1 megengedett- s HHHH2 nem megengedett llapotok halmaza kijellhet. A mretezs gy egyszeren a szintn egydimenzis- bred feszltsgre a ,hz HHHH1111 felttel teljeslsnek ellenrzst jelenti.

ltalnos esetben a marad deformci elkerlst rjuk el, gy HHHHHAT rtke a megfelel folyshatr, vagy rideg anyagok esetn a szaktszilrdsg. Ms esetekben a rugalmas- vagy a kplkeny alakvltozs maximlis rtkt korltozzuk, HAT deformcis hatr megadsval, HHHHHAT=HATE, lsd 4.3. bra b. rsz.

ltalnos esetben a marad deformci elkerlst rjuk el, gy HHHHhat rtke a megfelel folyshatr, vagy rideg anyagok esetn a szaktszilrdsg. Ms esetekben a rugalmas- vagy a kplkeny alakvltozs maximlis rtkt korltozzuk, HAT deformcis hatr megadsval, HHHHhat=HATE, lsd 4.3. bra b. rsz.

Mind az bred feszltsgekben, mind a teherbrs jellemzkben fellp, elkerlhetetlen bizonytalansgok (szrs) miatt az S biztonsgi tnyez bevezetsvel

()MEG= HHHHhat /S, S1 (4.4)

megengedett feszltsget hatrozunk meg. Az egydimenzis jellegnek megfelelen a ,(,..) ()MEG felttel teljeslst kell ellenrizni, az ignybevteli jellegnek megfelel adatokkal, lsd 4.3. bra b. rsz.

30

4.3. bra: Alkatrsz teherbrs- (a), megengedett feszltsg (b) szrmaztatsa. A biztonsgi tnyez rtknek megllaptsa, minden krlmny mrlegelsvel, a tervez feladata. ltalnos esetben, a folyshatr vagy az alatti hatrllapot esetn S=1,3-2, a szaktszilrdsghoz kpest S=2-3. A nagyobb rtkek mindkt esetben nagy bizonytalansggal terhelt kiindul adatok, vagy fokozott let- s/vagy vagyoni kockzat estn alkalmazandk.

4.2. Mretezs lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhels esetn, fm anyagokra

A vltakoz ignybevtel hatsra az alkatrszben (anyagban) vgbemen tnkremeneteli folyamat alapveten eltr az idben lland terhels esetn tapasztalttl. Az alkatrszek (prbatestek) felletn, klnsen a bemetszsek cscsfeszltsg tartomnyaiban, az ignybevtel vltakozsa kvetkeztben, ltalban a kristly rcs hibkbl kiindulva, mikrrepedsek alakulhatnak ki, amelyek a ciklusszm nvekedsvel makrrepedss nvekedhetnek. A repeds tovbbterjedsvel a repedt keresztmetszet p rsznek cskkense kvetkeztben nveked helyi feszltsg gy mr vges ciklusszm utn trshez vezethet.

A 4.4. bra az n. kagyls trs brja lthat, amelyen jl felismerhet a repedsi front elrehaladst jelz kagyls tagoltsg. A vgs trsi fellet ettl eltr, ltalban durva szemcss tret felletet mutat. A vgs trs bekvetkezst megelzen nem alakul ki mg szvs anyagok esetn sem- jelents kplkeny alakvltozs; a trs rideg trsi jelleget mutat. Ezt a tnkremeneteli folyamatot kifradsi folyamatnak nevezzk, amelynek eredmnye a fradt trs.

31

4.4. bra: A kagyls trs. A statikus terhelsi esettl alapveten eltr tnkremeneteli folyamat miatt a statikus anyagjellemzk (feszltsg~nyls grbe, folyshatr stb.) nem hasznlhatk az alkatrsz teherbrs alapadataknt; szksges az n. kifradsi anyagjellemzk meghatrozsa, kifradsi (lettartam) vizsglatok tjn.

Az anyagjellemzk meghatrozsa ebben az esetben is szabvnyos, ltalban 7,5-10mm tmrj, nem bemetszett, polrozott fellet, sima prbatestekkel trtnik, rgztett terhelsi jellemzkkel. A vizsglatok sorn biztostani kell a N ciklusszm (l. 3. fejezet) szmllst; a vizsglat eredmnye az adott paramter terhelshez tartoz Nt trsi ciklusszm. A tapasztalatok szerint az azonos terhelsi krlmnyek kztt add trsi ciklusszmok (lettartam) jelents szrst mutatnak, ezrt egy-egy rgztett ignybevteli szinten tbb (ltalban 10-20) prbatest (alkatrsz) vizsglata szksges. Ebbl addan a gyakorlati mretezs szmra is hasznlhat, adott bekvetkezsi valsznsghez rendelt jellemzk a vizsglati eredmnyek statisztikai feldolgozsa tjn nyerhetk.

4.2.1. Kifradsi anyagjellemzk lland amplitdj s kzpfeszltsg terhelsi modell esetn

Az alkalmazott terhelsi modell a 2.4. bra szerinti, m=ll. kzpfeszltsg, a=ll. amplitdj, ltalban szinusz fggvny szerinti terhelsvltakozs. gy a terhels, illetve az azzal arnyos ignybevtel a {m;a } rtkprral jellemezhet.

A hatrllapoti jellemzk rtelmezshez ehhez hozz kell rendelnnk az ehhez a terhelshez tartoz trsi ciklusszmot, gy egy {M ;A ;Nt} hromdimenzis vltozt kapunk. Ehhez tartozik rgztett {M ;A } rtk esetn a p=P (L

32

4.5. bra: Hatrllapoti fellet m =ll., a =ll. terhelsi modell esetn. A gyakorlatban a HHHHHAT(p) hatrllapoti fellet skmetszeteit hasznljuk. A M =ll. estn a {A;N} Whler grbe, mg N=ll. estn a {M ;A} Haigh diagram addik, amit ltalban egyszerstett formban hasznlunk.

A Whler grbe

A tapasztalatok szerint a p=ll. valsznsghez tartoz Whler grbe egyenlete a N0=1034

33

4.6. bra: A Whler grbe. A Whler grbe minden ignybevtel fajta esetn azonos jelleg s egyenlet. Ugyan ez igaz alkatrszek Whler grbjre is, amelyet tnyleges alkatrszekkel vgzett kifradsi vizsglatokkal hatrozhatunk meg.

A Haigh diagram

A Haigh diagram, a gyakorlati alkalmazsok cljaira j kzeltssel kt egyenes szegmenssel helyettestve, p=ll. valsznsghez tartoz zrt skrszt hatrol az N=ll. paramter {M; A} koordintarendszerben. A HHHH1 megengedett halmaz P0{m=M; a} bels pontjaival jellemezhet zemi ignybevteleknl L

34

;A(M=A)}, tiszta lktet s R=-1 {M=0;A}tiszta leng ignybevteli pontok ismertek. Ez utbbit, fontossga miatt, V jellssel is megklnbztetjk.

Smith diagram

Gyakran hasznlatos, elssorban a nmet szakirodalomban, a Haigh diagramval azonos informcitartalm, szintn rgztett N ciklusszmhoz, mint paramterhez rendelt Smith-diagram. A Haigh diagramtl eltren, a fggleges tengely a MAX, MIN tengely, gy fellrl, a kplkeny zna kizrsa a folyshatr vonalval trtnhet. A 4.8. bra szerinti kzelt vltozat MIN als- s MAX fels hatrvonala is gy kt egyenes szegmensbl ll. Abban az estben, ha egy P{m=M ;a} ponttal jellemzett zemi ignybevtel a diagram bels pontja, trs L

35

Az anyagszabvnyok, gyri katalgusok vagy egyb mszaki dokumentumok ltalban a V,D s A,D(R=0), valamint az Rp (Rm) rtkeket tartalmazzk. Ezek alapjn a kt egyenes szegmenssel kzeltett Haigh- s Smith diagram is megszerkeszthet. Az M kzpfeszltsg-rzkenysgi tnyez az

0)(R0)(R

MM

DA,DV,

=

=

= (4.5)

sszefggs alapjn szmthat.

A leggyakrabban a hz-nyom ignybevteli adatok ismertek, a hajltsra, vagy csavarsra vonatkoz adatok azonban gyakran nem llnak rendelkezsre. Ilyenkor a V,D,hz,ny s az M kzelt rtkei alapjn szerkeszthetjk meg a vonatkoz diagramokat. Aclra V,D,hj=(1,11-1,25). V,D,hz,ny csavarsra V,D,cs=(0,55-0,61)V,D,hz,ny, ltalnos esetben V,D,cs=0,577V,D,hz,ny, rideg ntttvasra V,D,cs=(0,8-1) V,D,hz,ny vehet. Elfogadva M() kzpfeszltsgtl val fggetlensgt, M=3,5.10-4Rm[N/mm2]+a, ahol aclra a=-0,1, aclntvnyre a=0,05, gmbgrafitos ntttvasra a=0.08, temperntvnyre a=0,13, mg lemezgrafitos ntttvasra M=0,5. Csavars esetn M=b. M, aclra s aclntvnyre b=0,58, gmbgrafitos ntttvasra b=0,65, temperntvnyre b=0,5, mg lemezgrafitos vasntvnyre b=0,85.

4.2.3. Alkatrsz teherbrs meghatrozsa NND lettartamra, egyszer ignybevtelre

Az alkatrsz teherbrs adatokat a vonatkoz kifradsi anyagjellemzkbl (prbatest teherbrs) hatrozhatjuk meg, az anyagjellemzk meghatrozshoz alkalmazott prbatestek s a tnyleges alkatrsz kztti, lettartamra val hatsuk szempontjbl lnyeges klnbsgek figyelembevtelvel, amelyek: az alkatrsz jellemz (keresztmetszeti) mrete, a felleti rdessg valamint a bemetszsek jellemzi.

Tekintettel arra, hogy az alkatrszre vonatkoz Haigh (vagy Smith) diagram jellegben megegyezik az alapanyagval, az alkatrsz teherbrst az alkatrszre vonatkoz Haigh diagram formjban adjuk meg.

A jellemz mret hatsa A ksrletek azt mutatjk, hogy a jellemz keresztmetszeti mret nvekedsvel, a statikus esethez hasonlan, a teherbrs cskken. Ez elmleti meggondolsokkal is indokolhat, amelyre itt nem trnk ki. A cskkens mrtke a

1)(d(d)(d)k0DV,

KD,V,d = (4.6)

anyagminsgtl fggetlen mrettnyezvel vehet figyelembe, ahol d0 az alkatrsz- prbatest, d az alkatrsz jellemz tmrje, egyb paramterek azonosak. A mrettnyez rtkben bizonyos szrs tapasztalhat. ltalban kzepes rtkeket vehetnk figyelembe, hkezels esetn a kisebb rtkeket, lsd 4.9. bra.

36

4.9. bra: A kd mrettnyez. A felleti rdessg hatsa A ksrletek tansga szerint a felleti megmunkls finomsgnak cskkensvel a teherbrs cskken. A cskkens mrtke fgg az anyagminsgtl is: nagyobb szilrdsg esetn a cskkens mrtke n.

A gyakorlati szmtsokban a felleti rdessg hatsa a

1)R;(R)R;(R)R;(Rk

m0ZDV,

mZKD,V,mZR = (4.7)

felleti rdessgi tnyezvel vehet figyelembe, ahol RZ0 a polrozott prbatest fellet rdessge, RZ az alkatrsz-prbatest, egyb mrtkad paramterek azonosak.

A kR(Rz;Rm) tjkoztat rtkei a 4.10. bra lthatk.

37

4.10. bra: A kR(RZ;Rm) tnyez. A bemetszsek hatsa

A bemetszsek, szemben a statikus ignybevteli esettel, lnyeges hatst gyakorolnak a teherbrsra. A teherbrs cskkensnek mrtke alapveten a Kt,,() alaktnyez fggvnye, azonban a tmaszt hats, anyagminsgtl fgg mrtkben, ezt a hatst mrskelheti. A nagy alakvltozsi kpessg anyagoknl a tmaszt hats erteljesebb, mg rideg anyagoknl, pl. lemezgrafitos ntttvasnl tmaszt hats nem jelentkezik.

A szmtsokban ezrt a bemetszsek hatsa a

1)R1;(K)R1,(K)R;(KK

mtKD,V,

mtDV,mtf

=

= (4.8)

gtlstnyezvel vehet figyelembe szvs anyagok esetn. A Kt alaktnyezj bemetszssel rendelkez alkatrsz-prbatest csak a Kt1 bemetszssel tr el a bemetszs nlkli prbatesttl. Gtlstnyezk ksrleti rtkei csak a leggyakoribb kialakts-anyagminsg kombincik esetn llnak rendelkezsre.

Ms esetekben felhasznlhatjuk azt a ksrleti tapasztalatot, hogy a tmaszt hats dnt mrtkben a bemetszs tvben kialaktott r lekerektsi sugr fggvnye, gy bevezetve az

11)(K1)(K)R(r;

t

fm 100oC) hatsa.

Az alkatrsz Haigh diagram meghatrozsa

Az alkatrsz Haigh diagramjnak meghatrozshoz kiindulsul az alkatrsz V,D,K tiszta leng kifradsi hatr-amplitdjt hasznljuk fel, felhasznlva rtelemszeren az (4.6), (4.7), (4.8) egyenletek szerinti tnyezket:

f

RdDA,KD,A, K

.kk = (4.10).

Mivel az alkatrsz kzpfeszltsg rzkenysg tnyezje kzeltleg az alapanyagval azonos, az alkatrsz Haigh diagram bekezd egyenes hatrvonala az alapanyagval prhuzamosan vehet fel. Megtartva a msik, Rp-bl indul hatrol egyenest, az alkatrsz Haigh diagram rendelkezsre ll, lsd 4.12. bra a. rsz. A V,D,K extrm kis rtkeinl elfordulhat, hogy az alkatrsz haigh diagram hatrvonala mr a M=Rp pont eltt metszi a M tengelyt. Ebben az esetben a bekezd hatrvonal jobboldali vgpontjt a M=Rp pontba helyezve, egy egyenessel hatroljuk a diagramot, lsd 4.12. bra b. rsz..

39

4.12. bra: Az alkatrsz Haigh diagram szerkesztse. Megjegyzsek:

1. A kifradsi hatrt befolysol egyes tnyezk minden egyszer ignybevtel estn a fentiekkel azonos mdon definilhatk. Ugyan ez igaz az alkatrsz Haigh diagram szerkesztsre is. A konkrt rtkek azonban termszetesen ignybevtel fajtnknt eltrek.

2. A kifradsi hatrt befolysol egyes tnyezket nvleges feszltsg-amplitdk alapjn hatrozzuk meg, az alkatrsz Haigh diagram is nvleges feszltsgekre vonatkozik. gy abba a szintn nvleges feszltsg formban meghatrozott {m;a} zemi ignybevteli pontok kzvetlenl berajzolhatk.

3. Az alkatrsz Haigh diagram az alkatrsz egyes keresztmetszeteire hatrozhat meg, gy az valjban egyes alkatrsz keresztmetszetekre vonatkozik. Mretezsi szempontbl a gyengtett ltalban bemetszett keresztmetszetek vizsglandk. Ezek kzl az lesz a kritikus keresztmetszet, amelyik a keresztmetszetenknt vltoz (pl. hajltott tengely) zemi ignybevtellel a leggyengbb lncszem.

4.2.4. A biztonsgi tnyez meghatrozsa egyszer ignybevtel esetn

Az alkatrsz teherbrst megad alkatrsz Haigh diagram birtokban a mretezs a P{m;a}HHHH1 felttel ellenrzst jelenti, (lsd 4.13. bra), ahol P{m;a} az zemi ignybevteli pont, HHHH1 a Haigh diagram ltal hatrolt megengedett tartomny. Amennyiben a P{m;a} HHHH1 teljesl, N

40

megnvekedse) hatsra a P{m;a} HHHH1 llhat el. A tlterhelds elvileg brmilyen a=f(m) fggvny szerinti mdon kvetkezhet be, lsd 4.13. bra b. rsz. S rtke trivilis mdon fgg attl, hogy milyen fggvny szerint jutunk el P-bl P-be,

4.13. bra: A mretezs elve (a), tlterheldsi esetek (b), a/m=ll. szerinti terhelsnvekeds (c).

A gyakorlati esetek nagy rszben a terhels nvekeds j kzeltssel a a/m=ll. szerint megy vgbe.

Az S biztonsgi tnyezt ilyen esetekben clszeren az

OPOP'S = (4.11)

hnyadosknt rtelmezhetjk, ahol P HHHHHAT, lsd 4.13. bra c. rsz.

Az S biztonsgi tnyez a HHHHHAT egyenesek egyenletei alapjn, vagy az alkatrsz Haigh diagram birtokban az OP s 'OP szakaszok hossznak grafikus meghatrozsval szmthat.

A Haigh diagram 4.13. bra d. rsz szerinti egyszerstsvel s a/m=ll. terhelsnvekedsi fggvnnyel, itt nem rszletezett levezets alapjn, S rtke az albbi sszefggsekkel szmthat:

,

SSSSS

ma

ma

+= (4.12)

41

ahol:

m

pm

a

KD,V,a

RS,

S == .

Megjegyzsek: 1. Tekintettel a biztonsgi terlet 4.13. bra d. rsz szerinti egyszerstsre, az gy

szmtott S rtkkel a valsgosnl kisebb biztonsgi tnyezt kapunk.

2. Az (4.12) szerinti sszefggsek minden tpus egyszer ignybevtel esetn rvnyesek, a megfelel adatokkal.

A biztonsgi tnyez ajnlott rtkei aclok esetn S=1,3-1,5, gmbgrafitos- s temperntvny esetn S=1,8-2,1, lemezgrafitos ntvny esetn S=2,3-2,6.

4.2.5. A biztonsgi tnyez meghatrozsa sszetett ignybevtel esetn

A gyakorlatban leggyakrabban elfordul sszetett ignybevtel az egyidejleg fellp hajlts s csavars, pl. tengelyeknl. Az alkatrszek teherbrsa szempontjbl a legkedveztlenebb eset az azonos frekvencij s azonos fzisban fellp kt ignybevtel. A tovbbiakban ezt az esetet vizsgljuk.

Biztonsgi terlet sszetett ignybevtel esetn

sszetett ignybevtel esetn mind az bred ignybevtel, mind a hatrllapoti jellemzk ngy paramterrel adhatk meg, gy a gyakorlatban paramteres brzolst hasznlunk. A biztonsgi terletet a (A,,K,hj; A,K,cs) hatrllapoti amplitd koordintarendszerben brzoljuk, M,K,hj=ll., ,M,K,cs=ll. felttellel, lsd 4.14. bra. Egyidej hajlts s csavars esetn ez j kzeltssel ellipszis hatrgrbt ad. A legnagyobb biztonsgi terlet M,K,hj=M,K,cs=0 esetn addik, az egyszer ignybevtelhez tartoz tiszta leng hatr-amplitdj fltengelyekkel.

4.14. bra: Biztonsgi terletek sszetett ignybevtel esetn. Tetszs szerinti {a,hj,m,hj;a,cs,m,cs} bred ignybevteli sszetevk esetn az ellipszis fltengelyeket a

42

F

p2csm2

2hjm

redm2

csm

22hjmredm

Ra

aa

=+

=+= ,,

,

,

,,,, (4.13)

reduklt kzpfeszltsgekhez, az egyszer hajlt s csavar Haigh diagramokbl vesszk.

A mretezs gy a P{a,hj,m,hj;a,cs,m,cs} HHHH1 felttel ellenrzst jelenti, lsd 4.15. bra.

4.15. bra: Biztonsgi terlet s biztonsgi tnyez szerkesztse sszetett ignybevtel esetn. A biztonsgi tnyezt a a,hj/a,cs=ll. tlterheldsi esetre

OPOP'S = (4.14)

egyenlettel definiljuk.

43

A 4.15. bra szerinti szerkesztst szmtssal is helyettesthetjk, az albbi sszefggsekkel.

Bevezetve a

csF

redmm

hjF

redmm SS

,

,

,

,

,

,,

=

= (4.15)

rsz biztonsgi tnyezket, az adott reduklt kzpfeszltsgekhez tartoz ellipszis fltengelyek a levezets mellzsvel:

csKDVm

m

redmcsKDAhjKDVm

m

redmhjKDA S1S

S1S

,,,

,

,

,,,,,,,

,

,

,,,,)(,)( ==

(4.16).

Felhasznlva az ellipszis tengelymetszetes egyenlett s a tlterheldsre vonatkoz a,hj/a,cs=ll. felttelt,a levezets mellzsvel az S biztonsgi tnyez:

2a,

2a,

a,a,

SSSS

S+

= , (4.17)

ahol

csa,

redm,csK,D,A,a,

hja,

redm,hjK,D,A,a,

)(S,

)(S

== (4.18)

a rsz biztonsgi tnyezk.

Az S biztonsgi tnyez rtkeire az 4.2.4. fejezet rtkei alkalmazhatk.

A vltakoz ignybevtelre mretezett alkatrszeket minden esetben ellenrizni kell statikus hatrterhelsre is. Az zemid sorn esetlegesen, ritkn fellp cscsterhels figyelembevtelvel, statikus tnkremenetel szempontjbl kell az ellenrzst elvgezni.

4.3. Manyag alkatrszek mretezse

A manyag alkatrszek mretezse alapjaiban nem tr el a fmbl kszlt alkatrszektl. Mind a terhelsi-, mechanikai-, szilrdsgi modellek, mind a nvleges feszltsg alapjn trtn eljrs megegyeznek a fmeknl alkalmazottakkal.

A manyagok teherbrs szempontjbl fontos tulajdonsgai azonban sok tekintetben jelentsen eltrnek a fmektl, gy elssorban a manyag alkatrszek teherbrs szmtsban vannak jelents klnbsgek. A fmek alapveten, a terhelstl fggen, rugalmas- vagy rugalmas kplkeny anyagmodellel jellemezhetk, a manyagok viszont mr szoba hmrskleten is viszko-rugalmas tulajdonsgokat mutathatnak, amit esetenknt figyelembe kell venni. Tovbbi jelents klnbsg addik a rugalmassgi modulus, a htgulsi tnyez, hvezetsi tnyez stb. tekintetben, ami esetenknt a konstrukcis kialaktst is befolysolhatja.

44

A fmektl eltr legfontosabb tulajdonsgok az albbiak.

1. A manyagok viszko-rugalmas viselkedse mr sok esetben szoba hmrskleten is, kszsi- s relaxcis viselkedsben nyilvnul meg. Ez azt eredmnyezi, hogy a teherbrs fgg az zemidtl, azaz eltren a fmektl, mr idben lland terhelsi modell esetn is lettartamra kell mretezni. Nvekv hmrskleten ez fokozottan jelentkezik.

2. A manyagok rugalmassgi modulusa ltalban nem elhanyagolhat mrtkben terhelsfgg, s lnyegesen kisebb a fmeknl. Ezrt nagyon gyakran a megengedett deformci kritrium alapjn kell a hatrllapoti jellemzt (megengedett feszltsg) meghatrozni, az elrt zemidhz tartoz feszltsg-nyls grbe alapjn.

3. A manyagok ltalban jelents bels srldssal rendelkeznek, ami vltakoz ignybevtel esetn jelents hfejldssel (melegedssel) jrhat, klnsen nagyobb ignybevteli frekvencik esetn. Ilyen esetekben a megengedett feszltsget (deformcit) ezen kritrium figyelembevtelvel kell meghatrozni.

4. A manyagok idben vltoz terhels esetn kifradsi jellegzetessgeket mutatnak. Idben lland amplitdj- s kzpfeszltsg terhelsi modell esetn a teherbrsuk a fmekhez hasonl kifradsi grbvel jellemezhet, hatrozott kifradsi hatr nlkl. N=106-7 ciklusszmnl azonban a kifradsi grbe ltalban mr kzel vzszintes, gy az itt add amplitd kifradsi hatr amplitdnak tekinthet.

Idben lland terhelsi modell esetn, a manyag alkatrszek teherbrsa, hasonlan a fmekhez, a prbatestek feszltsg-nyls grbibl kiindulva hatrozhatk meg, ahol figyelembe kell venni a tervezett lettartamot is, lsd 2. pont alatt. Tekintettel arra, hogy a manyagok hajlamosak az elridegedsre, ezrt a feszltsggyjt hatst a Kt alaktnyezvel ltalban figyelembe vesszk. A klnbz adalkok, pl. sznezkek, nedvessg, stb. htrnyosan befolysolhatjk a teherbrst. Ezek hatsa klnbz cskkent tnyezkkel szmthat. Mind a szilrdsgi adatok, mind a teherbrst befolysol tnyezk tekintetben a gyrtmvek adataibl (katalgusok) indulhatunk ki. A biztonsgi tnyezre ltalban S>2 ajnlott.

lland amplitdj s kzpfeszltsg vltakoz terhels esetn az alkatrsz teherbrs meghatrozsa szintn a fmeknl alkalmazott mdszerek szerint trtnhet, kiindulva a prbatestek kifradsi jellemzibl, lsd 4 pont. Mind a kifradsi anyagjellemzk, mind az alkatrsz teherbrst befolysol egyes tnyezk tekintetben a gyrtm adataira tmaszkodhatunk. Vltakoz ignybevtel esetn az alkalmazand biztonsgi tnyez ltalban S>3.

45

5. Szerkezeti elemek ktsei A ktseket oldhat s nem oldhat ktsekre oszthatjuk. Az oldhat ktseket a ktelem srlse nlkl lehet bontani s jra szerelni. Ide tartoznak: a csavarktsek, szegek, csapszegek, tengely-agy ktseknl a reteszktsek, kktsek,

szortktsek valamint a rgztelemes ktsek.

A nem oldhat ktseket az alkatrszek roncsolsval lehet sztbontani.

Ezek kz tartoznak:

ragasztott ktsek, forrasztott, hegesztett ktsek, szegecsktsek.

Kzbens csoportot alkotnak a szilrd illeszts ktsek, ezek bontsa s jraszerelse az sszeszerelt alkatrszek tlfedsnek mrtktl, ill. az ssze- s sztszerelsi technolgitl fgg.

Ms szempont szerinti csoportostsuk az anyaggal zr, alakkal zr s ervel zr ktsek.

Anyaggal zr ktsnl az alkatrszek kztt egy ms anyag ltesti a ktst, a nem oldhat ktsek csoportjba tartoznak.

Ilyenek:

ragasztott, forrasztott, hegesztett ktsek.

Az alakzr kts ktelemmel, vagy a ktsben rsztvev alkatrszek kialaktsval jn ltre. ltalban oldhat ktsek, bonthatk s jra sszeszerelhetk. pl. szegek, csapszegek, rgztelemek, vagy a tengelyktseknl a reteszkts, bords

tengelykts.

Erzr ktseknl a kts megvalstshoz ert kell kifejteni, az er, ill. nyomatktvitel srldsos kapcsolattal jn ltre. Ezek leggyakrabban oldhat ktsek. pl.csavarkts, tlfedses ktsek, kpos-, ill. kpos gyrs ktsek.

5.1. Anyagzr ktsek

5.1.1. Ragasztott ktsek

A ragaszts egyik legkorszerbb, alapveten anyagzr, a felleti rdessg miatt rszben alakzr, roncsols nlkl nem oldhat ktsi eljrs. A kts szintetikus anyaggal, vegyi reakci rvn jn ltre, az egyes alkatrszek s a ragasztrteg kztt adhzi, a rteg belsejben kohzi tjn.

46

Szleskrben alkalmazzk a villamosiparban, a finommechanikban, a replgpgyrtsban s a hagyomnyos gpiparban is.

A ragasztott kts elnyei (5.1. bra a. rsz):

a terhelstads sokkal egyenletesebb, mint a szegecselt (5.1. bra b. rsz) vagy hegesztett (5.1. bra c. rsz) kts esetn,

elmarad a szegecsels okozta gyengts s feszltsg halmozds, s a hegeszts sorn keletkez helyi feszltsg-koncentrci,

kifradsi hatra nagy, ltalban hidegen kszthet, jelents a slymegtakarts, j a villamos szigetelse, vegyi hatsoknak ellenll, jl festhet, galvanizlhat, eloxlhat, varratmentes ktst ad, zajcskkent s lengscsillapt hats. A ragasztott kts htrnyai:

ktskor magas a nyoms (2 MPa) s hmrsklet (140 - 195C) ignye, a fajlagos terhelhetsge kicsi, hhatsra rzkeny, regedsre hajlamos.

5.1. bra: A ragasztott (a), szegecselt (b) s hegesztett (c) ktsek feszltsgeloszlsa.

5.1.2. Ragasztanyagok

A ragasztanyagok lehetnek llati eredetek (glutinenyv, kazein-enyv), nvnyi alapanyagak (kemnyt-enyv, dextrinenyv, kaucsuk), s manyag szrmazkok (ris molekulj szerves vegyletek, amelyeket szintetikus ton vagy termszetes alapanyagok mdostsval lltanak el, polimerizcival, polikondenzcival, illetve poliaddicival).

47

A hhatssal szembeni viselkeds szerint lehetnek: