Cvičení stavba a provoz strojů 1 - Šroubový spoj Distanční text

Transkript

1 Projekt OP RLZ Opatření Tento projekt je spolufinancován evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Dokument byl vytvořen s finanční podporou Evropské unie a České republiky. Obsah tohoto dokumentu je plně v zodpovědnosti příjemce grantu a nelze jej v žádném případě považovat za oficiální stanovisko Evropské unie a České republiky. Cvičení stavba a provoz strojů 1 - Šroubový spoj Distanční text 2007

2 Celkový obraz O modulu: Modul je určen pro studenty předmětu Stavba a provoz strojů (cvičení). Studenti musí mít základní vědomosti a dovednosti v oblasti technického kreslení, mechaniky, stavby a provozu strojů, strojírenské technologie a práce s počítačem (CAD aplikace Autodesk Inventor, tabulkové kalkulátory Microsoft Excel ). Dalším předpokladem je znalost základních matematických operací. Účastníci kurzu budou znát zásady pro využití a konstrukci šroubových spojů. Dále budou mít přehled o využití CAD systémů při realizaci výkresové dokumentace šroubových spojů. Formou projektové práce si procvičí provedení základních návrhových a kontrolních výpočtů šroubových spojů. Naučí se práci se technickými normami. Dále si osvojí dovednost tvorby výkresové dokumentace pomocí moderních CAD systémů. Pomůcky a nástroje: distanční text Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (Šroubové spoje) strojnické tabulky, ukázky základních typů šroubových spojů, kalkulačka, počítač s CAD softwarem (např. Autodesk Inventor), tabulkovým kalkulátorem (např. Microsoft Excel), flash animace (jako podpora) pro tvorbu technické dokumentace. Pravidla a konvence: Základem uspořádání modulu je následující schéma: opakování (test) zadání konstrukčního cvičení pevnostní výpočet sestavení funkčního celku výkres sestavení výrobní výkresy - testy. 30. září 2008 Strana 2/56

3 Obsah 1. Šroubový spoj opakování Použití šroubových spojů Druhy spojovacích součástí určených pro šroubové spoje Pojištění šroubových spojů Závity Materiály spojovacích šroubů a matic Pevnostní výpočet šroubových spojů Kontrolní otázky Autotest Příklad - pásová brzda Zadání příkladu Pevnostní výpočet Určení síly F na táhlech Volba varianty řešení Určení materiálů pro táhla a vidlici Určení velikosti metrického závitu na pravém táhle Volba délky závitu pravého táhla Stanovení velikosti metrického závitu šroubů z kontroly na střih Stanovení délky šroubu Stanovení šířky levého táhla a vidlice Sestavení funkčního celku Levé táhlo D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Vidlice D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Pravé táhlo D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Sestavení 3D D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Výkres sestavení (2D) Volba formátu výkresu Vložení základního pohledu Řez sestavou Osy v sestavě Pozice v sestavě Přerušení pohledu Popisové pole září 2008 Strana 3/56

4 2.4.8 Seznam položek Výrobní výkres (2D) Cvičení Kontrolní otázky Autotest září 2008 Strana 4/56

5 1. Šroubový spoj opakování Popis lekce: Následující kapitola shrnuje informace uvedené v distančním textu Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2. Šroubové spoje). Některé odpovědi na kontrolní otázky, resp. autotesty je tedy možno nalézt ve výše uvedeném textu. Délka lekce: 45 minut (1 vyučovací hodina) Klíčová slova: Šroub, matice, podložka, závlačka, pojištění šroubových spojů, pevnostní výpočet šroubových spojů. Motivace k lekci: Šrouby jsou nejčastější strojní součásti a není snad stroje, kde by se nevyskytovaly (1). Bez znalosti správného používání šroubových spojů nelze navrhnout prakticky žádné zařízení. Proto je nutné znát zásady navrhování šroubových spojů a umět je pevnostně zkontrolovat Výklad: 1.1 Použití šroubových spojů Šrouby se nejčastěji používají jako (1): spojovací součásti pro rozebíratelné spoje, napínače pro napínání lan a táhel, uzavírací šrouby (vypouštěcí zátky), stavěcí šrouby (obr. 2f) k seřízení a nastavení vůle mezi součástmi, měřící šrouby u mikrometrů, silový převod pro dosažení velkých osových sil malými obvodovými silami (vřetenový lis, šroubový zvedák), pohybový šroub pro přeměnu točivého pohybu v posuvný (zvedák, vodící šroub), nebo naopak (svidřík). Existují tři základní druhy šroubových spojů: 30. září 2008 Strana 5/56

6 Obrázek 1 Základní druhy šroubových spojů a) spoj s průchozím šroubem s hlavou a maticí šroub prochází dírou s vůlí; b) spoj zašroubovaných šroubem s hlavou šroub je do spodní části zašroubován, horní prochází s vůlí; c) spoj závrtným šroubem a maticí šroub se zašroubuje do spodní části až po konec výběhu, horní součást se na něj zašroubuje a přitáhne maticí, horní částí prochází šroub s vůlí. Podle norem (EN, ISO) se spojovací součásti vyrábějí ve třech třídách přesnosti (rozdíl v tolerancích a drsnostech povrchu): výrobní třída A přesné, výrobní třída B střední, výrobní třída C hrubé. Podrobnější popis naleznete v distančním text Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2.1 Základní druhy šroubových spojů). 1.2 Druhy spojovacích součástí určených pro šroubové spoje Šrouby 30. září 2008 Strana 6/56

7 a) čtvercová hlava, b) šestihranná hlava, c) šestihranná hlava s přírubou, d) kuželová hlava, e) zaoblená hlava, f) stavěcí, g) závrtný, h) křídlatý, i) zápustný, j) samořezný, k) lícovaný (osazený). Matice Obrázek 2 Vybrané druhy šroubů a) šestihranná, b) šestihr. nízká, c) šestihr. s nákružkem, d) šestihr. se zářezem (korunová), e) šestihr. spojovací, f) křídlová, g) uzavřená, h) kruhová, i) kruhová se zářezy (KM), j) čtyřhranná, k) rýhovaná. Obrázek 3 Vybrané druhy matic Podložky Podložky se vkládají ve šroubových spojích pod matici (někdy též pod hlavu šroubu pouze v těchto případech (1, s. 21): a) má-li se rozdělit tlak matice nebo hlavy na větší plochu, aby se matice nebo hlava nezatlačovala do součásti z měkčího materiálu (dřevo, kůže, plasty, lehké slitiny), b) prochází-li šroub oválnou dírou nebo dírou s velkou vůlí, c) je-li dosedací plocha pro matici nebo hlavu na spojované součásti neobrobená, drsná nebo nerovná, d) má-li se zamezit odírání součásti při častém uvolňování matice, e) k vyrovnání sklonu, je-li dosedací plocha pro matici nebo hlavu na součásti šikmá. a) pro šestihranné matice a hlavy šroubů, b) klínová pro tyče, c) pružná (pérovka), d) pružná vlnitá e) vějířovitá, f) MB, g) kulová. Závlačky Obrázek 4 Vybrané druhy podložek 30. září 2008 Strana 7/56

8 Slouží k pojištění šroubového spoje (obr. 6a). Obrázek 5 Závlačka Podrobnější přehled spojovacích součástí lze nalézt ve strojnických tabulkách (2), v konkrétních výběrech z norem (3) popř. v distančním textu Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2.2 Druhy šroubů matic a podložek). 1.3 Pojištění šroubových spojů Příklady pojištění šroubových spojů (4): a) závlačkou a korunovou maticí, b) pojištění několika šroubů drátem, c) pojistnou podložkou s jazýčkem, d) pojistnou podložkou s nosem. Obrázek 6 Tvarová pojištění šroubů a) dvěma maticemi, b) šestihrannou maticí samojistnou (se zalisovaným kroužkem z polyamidu), c) různými druhy podložek Obrázek 7 Silová pojištění šroubů Pojištění šroubových spojů lze zajistit také materiálovým stykem (přivařením, připájením, zakápnutím lakem, přilepením). Podrobnější informace k dané problematice naleznete v distančním textu Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2.3 Pojištění šroubových spojů). 30. září 2008 Strana 8/56

9 1.4 Závity Funkční část šroubu tvoří závit. Závitový profil tvaru trojúhelníku, lichoběžníku, čtverce, apod. je navinut ve šroubovici se stoupáním P kolem válcového jádra (viz. Strojnické tabulky Závity). Druhy závitů se od sebe liší právě svým profilem. Nejčastěji používaný je metrický závit ISO. Rozeznáváme metrické závity: hrubé, jemné (mají menší rozteč). Přednostně volíme závity s hrubou roztečí. Obvyklý je pravý závit; levý (značí se LH) se používá ve zvláštních případech. Příklady značení závitů: M24 metrický závit, D = 24 mm, hrubá rozteč, závit pravý M8x1-LH metrický závit, D = 8 mm, jemná rozteč 1 mm, závit levý Základní rozdělení závitů: spojovací šrouby (metrický závit, whithworthův závit, trubkový závit, oblý závit), pohybové šrouby (čtvercový závit, lichoběžníkový rovnoramenný a nerovnoramenný závit). Metrický závit může mít tři druhy uložení: uložení s vůlí vhodné pro maticové šrouby (4H 5H/4h, 6H/6g, 7H/6g, 4H/8g); uložení přechodné u šroubů (s hlavou) zašroubovaných do materiálu součásti (tab. 1); uložení s přesahem u závrtných konců závrtných šroubů. *) a) uložení s malou vůlí nebo malým přesahem, b) zašroubovaný šroub s dorazem Tabulka 1 (1, s. 31) Výběr doporučených uložení metrického závitu ISO při přechodném uložení Minimální délky zašroubování šroubů (tab. 2): 30. září 2008 Strana 9/56

10 Tabulka 2 (1, s. 31) Minimální délka zašroubování e normalizovaného závitu při statickém zatížení (při dynamickém zatížení e + 20 %) Podrobnější informace k dané problematice naleznete v distančním textu Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2.4 až 2.6). 1.5 Materiály spojovacích šroubů a matic Materiály spojovacích šroubů a matic (4): málo namáháné spoje (11 109, ) standard. namáh. spoje (11 340, ), , , (12 040, ) vysoce namáh. spoje (13 240), (14 240), (15 230) v agresívním prostředí (tažené mosazi) ( a ) 30. září 2008 Strana 10/56

11 Tabulka 3 - Výchozí materiály pro šrouby a matice (2) Tabulka 4 - (1, s. 36) Značky a mechanické vlastnosti pro materiál ocelových šroubů a matic (ČSN EN ) 1.6 Pevnostní výpočet šroubových spojů Namáhání šroubového spoje (1, s. 37) posuzujeme podle způsobu zatížení a podle podmínek montáže a provozu šroubového spoje (tab. 5). 30. září 2008 Strana 11/56

12 Tabulka 5 (1, s. 37) Rozdělení šroubových spojů podle způsobu zatížení a namáhání Je-li šroub zatížen silou v ose šroubu nebo silový spoj zatížený silou kolmou k ose šroubu, provádíme výpočet na tah od provozní, popř. utahovací síly, u nenormalizovaných matic se ještě kontroluje tlak mezi závity matice a šroubu. Přídavná zatížení u šroubů utahovaných v zatíženém stavu nebo u spojů s předpětím se v zjednodušení respektují sníženým dovoleným napětím (tab. 6). Způsob zatížení a namáhání Dovolené napětí σ D 1) Poznámka Zatížení silou v ose šroubu: 1. Spoj bez předpětí utahovaný v nezatíženém stavu 2. Spoj bez předpětí utahovaný v zatíženém stavu σ D ~ 0,8R e σ D ~ 0,6R e Míjivé zatížení σ D ~ 0,6R e Střídavé zatížení σ D ~ 0,45R e Míjivé zatížení σ D ~ 0,45R e Střídavé zatížení σ D ~ 0,35R e 3. Spoj s předpětím zatížený klidně σ D ~ (0,3 až 0,15) R e Větší hodnoty pro nižší mechanické vlastnosti a velké průměry 4. Spoj s předpětím zatížený míjivě σ D ~ (0,3 až 0,1) R e Větší hodnoty pro nižší mechanické vlastnosti a malé průměry Zatížení silou kolmou k ose šroubu: 5. Silový spoj σ D ~ (0,33 až 0,2) R e Větší hodnoty pro nižší mechanické vlastnosti a velké průměry 6.Tvarový spoj (lícované šrouby) τ D ~ 0,4 R e Zatížení rázy τ D ~ 0,3 R e 1) U materiálu s nevýraznou mezí kluzu se dosadí Rp0,2 místo Re 30. září 2008 Strana 12/56

13 Tabulka 6 (1, s. 39) Dovolená napětí pro výpočet šroubů Pevností podmínka v tahu: F σ = σd As Tabulka 7 (1, s. 40) Dovolené tlaky v závitech spojovacích šroubů As π = 4 d 2 + d σ(mpa) - napětí σ D (MPa) dovolené napětí A s (mm2) jmenovitý výpočtový průřez F (N) zatěžující síla d 2 (mm) střední průměr závitu d 3 (mm) malý průměr závitu (průměr jádra) π - Ludolfovo číslo A j (mm 2 ) průřez jádra šroubu Aj = π 4 d 3 2 Pevností podmínka pro otlačení: p = F z π d 2 H 1 pd p (MPa) napětí (otlačení) p D (MPa) dovolené napětí (otlačení) z počet závitů matice H 1 (mm) nosná výška závitu H 1 = (d - d 1 )/2 d 1 (mm) malý průměr závitu Výška matice: m = z. P 30. září 2008 Strana 13/56

14 P (mm) rozteč závitu Obrázek 8 Zobrazení průřezů pro výpočet napětí v šroubu Podrobnější informace k dané problematice naleznete v distančním textu Cvičení stavba a provoz strojů 1 modul Spoje (kapitola 2.9 Pevnostní výpočet šroubů). 1.7 Kontrolní otázky K jakým účelům se používají šrouby? Jakým druhem čáry vykreslujeme na výkrese závit? Který druh matice používáme v kombinaci se závlačkou? Kterému typu podložky říkáme hovorově pérovka. Jaký význam má stoupání závitu u tzv. měřících šroubů? Kterou zkratkou označujeme levý závit? Jaký význam má lícování u závitů? 1.8 Autotest Ke zpracování autotestu můžete použít Strojnické tabulky (2). 1) Která výrobní třída spojovacích součástí je nepřesnější? A B C 2) O jaký úhel je možno dodatečně dotáhnout korunovou matici se závlačkou? září 2008 Strana 14/56

15 90 3) Kterou pojistnou podložku je možno použít pro pojištění KM matice? MB podložku podložku s jazýčkem podložku s nosem 4) V jakých jednotkách se udává rozteč trubkového závitu? milimetry stupně palce 5) Jaká je hrubá rozteč P u závitu M30? 4 mm 3,5 mm 3 mm 6) Jaký vrcholový úhel má lichoběžníkový závit rovnoramenný? ) Pod jakou značkou (písmenem) nalezneme v tabulkách rozměr otvoru pro klíč? e k s 30. září 2008 Strana 15/56

16 2. Příklad - pásová brzda Popis lekce: Tato lekce slouží k zopakování (upevnění) již získaných znalostí z oblasti šroubových spojů a k procvičení nabytých dovedností v CAD systémech. Délka lekce: 855 minut (19 vyučovacích hodin) Klíčová slova: Šroub, matice, podložka, pevnostní výpočet šroubových spojů, CAD, projekt, sestavení funkčního celku, výkres sestavení, výrobní výkres, kóta, značka drsnosti povrchu, pozice. Motivace k lekci: Pomocí zvládnutí moderních CAD technologií se práce s výrobní dokumentací šroubových spojů stává pro konstruktéra daleko efektivnější a příjemnější. Výklad: 2.1 Zadání příkladu Délka lekce: 45 minut (1 vyučovací hodina) Zadání: Proveďte pevnostní návrh a kontrolu spojení táhel, kterými se ovládá pásová brzda traktoru. Spoj musí umožňovat seřizování délky táhel. Vymodelujte 3D sestavení spojení a vypracujte 2D technickou dokumentaci. Vzorový příklad - zadáno: varianta B (obr. 10), síla vyvozovaná řidičem F R = 350 N, síla vratné pružiny F P = 60 N, seřizovací rozpětí x = 20 mm, rozměr a = 700 mm, rozměr b = 30 mm, rozměr c = 50 mm, namáhání spoje je míjivé. 30. září 2008 Strana 16/56

17 Obrázek 9 Schéma ovládání pásové brzdy (6) 2.2 Pevnostní výpočet Délka lekce: 360 minut (8 vyučovacích hodin) výpočet 5 hodin, tvorba protokolu -3 hodiny Postup při návrhu rozměrů: Stanovení nebezpečných průřezů: tah - levé a pravé táhlo, vidlice, smyk - dříky šroubů, otlačení - v závitech levého táhla a vidlice, šrouby a vidlice. Následuje pevnostní kontrola v nebezpečných průřezech - vypočteno nebo zvoleno Určení síly F na táhlech z momentové rovnice určíme sílu F (obr. 9) - kladný směr otáčení proti směru hodinových ručiček FR a F P FR a F F = b c F b = 0 P c 30. září 2008 Strana 17/56

18 F = 30 F = 8066,7 N Volba varianty řešení Vzhledem k výrobní náročnosti, respektive k požadavkům na přesnost spoje zvolíme nejoptimálnější variantu z níže uvedených. a) jednostřižná varianta se šrouby b) dvojstřižná varianta se šrouby c) jednostřižná varianta s kolíky (válcové, kuželové) d) dvojstřižná varianta - čep a závlačka 30. září 2008 Strana 18/56

19 e) varianta s drážkováním Obrázek 10 Příklady variant řešení spojení táhel ovládání pásové brzdy (6) Určení materiálů pro táhla a vidlici Pravé táhlo - volíme materiál (konstrukční ocel pro standardně namáhané spoje, svařitelnost obtížná, materiál šroubu 5.6). Stroj. tabulky (2) - dovolené napětí v tahu (míjivé zatížení) σ DTII = MPa. Volíme σ DTII, = 110 MPa (v praxi zkouška tahem). Levé táhlo a vidlice volíme materiál (konstrukční jemnozrnná ocel, dobrá svařitelnost, ekonomicky výhodnější). Stroj. tabulky (2) - dovolené napětí v tahu (míjivé zatížení) σ DTII = MPa. Volím σ DTII, = 85 MPa Pozn.: Ocel třídy 11 - ocel konstrukční nelegovaná má předepsané mechanické vlastnosti a obsah uhlíku (C), fosforu (P) a síry (S). Vyrábí se ve variantách automatová ocel a ostatní ocel. Použití: pro součásti vyráběné na automatech (čepy, kolíky), na hřebíky a strojní součásti. Index I statické zatížení, II míjivé zatížení, III střídavé zatížení viz ST (2) Určení velikosti metrického závitu na pravém táhle Pravé táhlo namáháno na tah. F σ T = σ DT S S 1 - plocha namáhaná na tah. Jako plochu stanovíme průřez jádra šroubu - A j (obr. 8) a to kvůli zjištění hodnoty malého průměru závitu šroubu d 3. S σ 1 d = π 4 3 T = F π d σ DT 30. září 2008 Strana 19/56

20 d 3 = 4 F π σ DTII,11500 d 3 = ,6 π 110 d 3 = 9,663 mm Ze strojnickým tabulek (tabulka metrické závity) zvolíme závit: který má hodnotu d 3 vyšší než vypočítanou, s hrubou roztečí (vždy první řádek u příslušného závitu), ke kterému najdeme matici z normy ČSN EN 24 XXX nebo ČSN EN 28 XXX (např. nemohu volit závity jako je M7, M9, M11, M15 ) který je doporučený (v tabulkách jsou nedoporučené závity uvedeny v závorkách např. M14, M18). Volíme tedy závit M12 (d 3 = 9,853) Volba délky závitu pravého táhla Podle obrázku 11 vypočítáme délku závitu pravého táhla. b min = e + m1 + x + e = m + Pt v1 = 2 3Pt v 1 bmin minimální délka závitu pravého táhla (kruhového průřezu), e minimální délka zašroubování závitu (lze zvolit také podle tab. 2), m1 výška matice, x seřizovací rozpětí (zadání), v1 přesah (2-3 závity), m délka zašroubování z kontroly na otlačení závitů, Pt rozteč závitu pravého táhla 30. září 2008 Strana 20/56

21 Ze strojnických tabulek pro M12: P t = 1,75 mm m 1 = 10,8 mm Ze zadání: x = 20 mm Vypočteno: v = 2 v1 1 Pt = 2 1,75 v1 = 3,5 mm Zbývá vypočítat e: a) podle tab. 2 Obrázek 11 Volba délky závitu pravého táhla R m = MPa - materiál šroubu 5.6 Potom pro statické zatížení e = 1,2d (při dynamické zatížení e + 20%) e = ( 1,2 d) 120% e = ( 1,2 12) 1,2 e = 17,3 mm b) podle kontroly na otlačení F p = pd S p D = 70 MPa (tab. 7, materiál matice ocel, materiál šroubu 5.6, platí pro stat. zatížení) p DII = p DI. c II ; c součinitel snížení napětí podle způsobu zatížení (viz. stroj. tabulky) p DII = 70. 0,85, ze strojnických tabulek c II = 0,85 p DII = 59,5 MPa Plocha otlačení jednoho závitu má tvar mezikruží (obr. 8). S záv 2 1 = π ( D d 4 F p = n. S záv p D n počet závitů n = m P t 2 1 ) 30. září 2008 Strana 21/56

22 m hloubka zašroubování (bez sražení hrany) 4 F Pt p = 2 2 π ( D d1 ) m m = π. po dosazení: 4. F. P t ( D ) 2 2 d. pd , 6.1,75 m = π.12 1 p ( ,106 ).59, 5 D ze strojnických tabulek - malý průměr závitu matice d 1 = 10,106 mm m = 7,2 mm Ke zjištění hodnoty e přičteme sražení hrany na závitu táhla (odpovídá P t ). e = m + Pt e = 7,2 + 1,75 e = 9 mm Po zvážení použijeme hodnotu e buď z kontroly na otlačení (ekonomičtější), nebo z empirického výpočtu (varianta podle tab. 2 předimenzovaná). Zbývá dopočítat délku závitu pravého táhla: b min = e + m1 + x + b min = , ,5 v 1 b min = 43,3 mm Volíme b = 45 mm (strojnické tabulky normální délkové rozměry) Stanovení velikosti metrického závitu šroubů z kontroly na střih Určíme kritická místa (průřezy), která jsou namáhána na střih (obr. 12) vyznačeno červenou barvou. Základní vztah: Obrázek 12 Vyznačení průřezů šroubů namáhaných na střih (smyk) 30. září 2008 Strana 22/56

23 F τ S = τ DS S Namáhané průřezy mají tvar kruhu (obr. 8) o průměru d 3. 2 d 3s S 2 = π 4 Z obr. 12 je patrno, že střižné plochy jsou celkem 4 (dva dvojstřižné šrouby). τ 4 F 4 π d S = 2 3s d 3s = F π τ DSII τ DS τ DSII dovolené napětí ve smyku (II míjivé zatížení) τ DSII zjistíme podle materiálu šroubu volíme materiál 5.6 (11 500) τ DSII,11500 = MPa Volíme τ DSII = 70 MPa d 3s = 8066, 6 π 70 d 3s = 6,057 mm Závit určíme podle stejných pravidel jako u bodu c). Volíme tedy závit M8 (d 3 = 6,466) Stanovení délky šroubu l = š + 2t + h + m1 v2 Obrázek 13 Stanovení délky šroubu 30. září 2008 Strana 23/56

24 t tloušťka desky (z kontroly na otlačení šroubu) h výška podložky m 1š výška matice v 2 přesah (2 až 3 závity) Určení tloušťky desek z kontroly na otlačení. p = F S pd Obrázek 14 Průběh otlačení šroubu Plocha otlačení šroubu (při dvou šroubech je plocha dvojnásobná): S t 3 = 2 d = 2 F ds s t pd p D = (0,7 až 0,9) σ Dd σ Dd dovolené napětí v tlaku Pro materiály stykových ploch: šroub - σ DdII, = 90 až 135 MPa ( 110 MPa), levé táhlo a vidlice - σ DdII, = 75 až 105 MPa ( 90 MPa). Musíme uvažovat s nižší hodnotou dovoleného napětí (90 MPa): p DII = 90. 0,7 (zvolili jsme bezpečnější koeficient 0,7) p DII = 63 MPa (tuto hodnotu lze vyčíst také z tabulky 8) 8066,6 t = září 2008 Strana 24/56

25 t = 8 mm Hodnotu t musíme volit také s ohledem na pravé táhlo a navazující matici (obr. 15). Rozměr matice ze strojnických tabulek (pro M12) e min = 20,03 mm. Potom volíme: t = 10 mm (2t = 20 mm) Obrázek 15 Volba rozměrů táhla Vypočítáme délku šroubu: l = š + 2t + h + m1 v2 l = ,6 + 6,8 + (2 1,25) l = 30,9 mm Délku šroubu zvolíme podle strojnických tabulek a příslušné normy: např. ŠROUB M8x35 ISO září 2008 Strana 25/56

26 Tabulka 8 Směrné hodnoty dovolených napětí čepových a kolíkových spojů Stanovení šířky levého táhla a vidlice Z kontroly na tah určíme minimální šířku levého táhla, resp. vidlice s: σ T = F S σ DT Obrázek 16 Stanovení ploch namáhaných na tah (směr šrafování určuje uvedené součásti) 30. září 2008 Strana 26/56

27 S 4 = ( s dd) t F s = + dd σ DTII t d d díra pro šroub (strojnické tabulky) střední řada pro šroub M8 9 mm σ DTII, dovolené napětí v tahu pro mat. levého táhla a vidlice 75 až 105 MPa Volíme σ DTII = 90 MPa 8066,6 _ s = + 9 ; s = 17,96 mm; volíme (s ohledem na polotovar a navazující součásti) s = 20 mm Dále je potřeba ověřit jestli je možno na šířku táhla, resp. vidlice navrhnout daný šroubový spoj (obr. 17). Vše vychází z porovnání rozměrů největšího průměru podložky d 2 a rozměru s. Podložka je v našem případě menší než navržený rozměr s vše je v pořádku. V opačném případě bychom museli rozměr s zvětšit. Další porovnání rozměrů musíme provést u rozměru s a rozměru matice pro pravé táhlo e min (obr. 15). d 2 = 16 mm (pro ČSN , ISO 7092) emin = 20,03 mm (pro ISO 4032) s = 20 mm Obrázek 17 Ověření možnosti návrhu daného šroubového spoje 2.3 Sestavení funkčního celku 180 minut (4 vyučovací hodiny) Úkol: Pomocí CAD programu Autodesk Inventor vymodelujte sestavení funkčního celku navrženého šroubového spoje ve 3D. Rozměry které neznáte si zvolte. Před začátkem práce v Inventoru založit nový projekt (nastavit umístění jednotlivých součástí do zvoleného adresáře). 30. září 2008 Strana 27/56

28 2.3.1 Levé táhlo Známe: šířka táhla s = 20 mm, tloušťka táhla t = 10 mm, délku táhla neznáme volíme, Součást začneme modelovat pomocí šablony norma.ipt. V režimu náčrt nakreslíme základní tvar součásti (ve 2D) a zakótujeme (obr. 18). Obrázek 18 Náčrt pro tvorbu levého táhla Z náčrtu provedeme vysunutí do patřičné tloušťky součásti t (v našem případě 10 mm) a součást uložíme. Obrázek 19 Vysunutí levého táhla Obrázek 20 Levé táhlo 30. září 2008 Strana 28/56

29 3D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Levé táhlo: DWF INVENTOR Vidlice Obdobným způsobem (jako u levého táhla) vytvoříme model vidlice (obr. 21). Šířka je stejná jako u táhla (20 mm), tloušťka odpovídá 2t (20 mm). Hloubku drážky a celkovou délku zvolíme s ohledem na jednotlivé části vidlice. Obrázek 21 Základní náčrt pro tvorbu vidlice Obrázek 22 Vysunutí vidlice Závitovou díru vytvoříme pomocí příkazu díra. Hloubku díry vypočítáme podle obr září 2008 Strana 29/56

30 Obrázek 23 Tvorba díry ve vidlici Obrázek 24 Vidlice 3D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Vidlice: DWF INVENTOR Pravé táhlo Pravé táhlo vytvoříme vysunutím kružnice o průměru, který jsme zvolili v kapitole (12 mm). Délku (vysunutí) opět zvolíme. Dále vytvoříme závit (obr. 25) ISO metrický profil (v záložce specifikace) o příslušné délce bmin (45 mm). Posledním krokem je vytvoření sražení (obr. 26) odpovídající hodnotě P závitu (1,75 x 45 ). 30. září 2008 Strana 30/56

31 Obrázek 25 Vytvoření závitu na pravém táhle Obrázek 26 Sražení hrany závitu na pravém táhle Obrázek 27 Pravé táhlo 3D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Pravé táhlo: DWF INVENTOR Sestavení 3D Sestavu začneme tvořit pomocí šablony norma.iam. Vložíme jednotlivé součásti a nadefinujeme u nich vzájemné vazby. 30. září 2008 Strana 31/56

32 Obrázek 28 Základní součásti vložené v sestavě Před vytvořením vazby si můžeme jednotlivé součásti pootočit do potřebné polohy (příkaz otočení komponenty G). Obrázek 29 Otočení komponenty Při vazbení levého táhla a vidlice ponecháme mezi čelem levého táhla a čelem drážky ve vidlici mezeru (1 až 2 mm) obr září 2008 Strana 32/56

33 Obrázek 30 Vazby mezi levým táhlem a vidlicí (vazba proti sobě) Při vazbení vidlice a pravého táhla jsme použili vazbu vložit (dovnitř o hodnotu x + e), obr. 31. Při určování směru musíme zvolit správné znaménko (+ nebo -). Obrázek 31 Vazba mezi vidlicí a pravým táhlem V obsahovém centru najdeme matici ISO 4032 (obr. 32) a vložíme na potřebné místo (obr. 33, 34). Velikost matice se automaticky přizpůsobí průměru, ke kterému budeme matici vazbit. 30. září 2008 Strana 33/56

34 Obrázek 32 Obsahové centrum vyhledávání 30. září 2008 Strana 34/56

35 Obrázek 33 Volba rozměru normalizované součásti Obrázek 34 Definování vazeb vidlice a matice Další možností je využití funkce AutoDrop (umožňuje zjednodušení v podobě automatického použití vazby vložit s možností změnit rozměr normalizované součásti ) obr září 2008 Strana 35/56

36 Obrázek 35 Změna rozměru normalizované součásti po vložení (při využití funkce AutoDrop) Posledním krokem k dokončení sestavení 3D je automatické vložení šroubových spojů pomocí generátoru šroubových spojů. Umístění vybereme jako lineární a označíme počáteční rovinu pro vkládání šroubového spoje označena modře (obr. 36). Obrázek 36 Výběr počáteční roviny šroubového spoje Následuje definování lineárních hran, resp. přesné (rozměrové) umístění šroubového spoje od těchto hran (obr. 37). 30. září 2008 Strana 36/56

37 Obrázek 37 Přesné umístění šroubového spoje V další fázi vybereme rovinu ukončení (obr. 38) a zkontrolujeme zda nám typ navrhovaných děr vyhovuje (kliknutím na typ díry a následně na tlačítko se třemi tečkami je možno díru změnit). Obrázek 38 Rovina ukončení šroubového spoje 30. září 2008 Strana 37/56

38 Kliknutím na ikonu se objeví výběr šroubů, které je možno použít. Vybereme šroub ISO 4017 (obr. 39) a doplníme další normalizované součásti (podložka, matice) obr. 40. Obrázek 39 Výběr typu šroubu Obrázek 40 Součásti šroubového spoje Stejným způsobem vytvoříme druhý šroubový spoj nebo použijeme příkazu obdélníkové pole. Obrázek 41 Kompletní sestavení funkčního celku 3D 30. září 2008 Strana 38/56

39 3D modely k obrázku ve formátu DWF a INVENTOR: Kompletní sestavení funkčního celku 3D: DWF INVENTOR 2.4 Výkres sestavení (2D) 180 minut (4 vyučovací hodiny) Úkol: Pomocí programu Autodesk Inventor vytvořte výkres sestavení (2D) navrženého šroubového spoje Volba formátu výkresu Formát výkresu zvolte s ohledem na rozměry modelu, resp. použité měřítko zobrazení (musí být normalizované pozor v Inventoru nalezneme také měřítka nenormalizovaná). Použijeme příkaz Nový a vybereme šablonu Norma.idw. Po načtení šablony si upravíme rozměr výkresu na požadovaný formát (obr. 42). V panelu prohlížeč klikneme pravým tlačítkem myši na volbu upravit list a zvolíme formát výkresu Vložení základního pohledu Obrázek 42 Úprava formátu výkresu Na zvolený formát vložíme základní pohled (obr. 43). Musíme zvolit orientaci (aktuální, horní, dolní ), měřítko, styl zobrazení. Vlastní orientaci pohledu je možno nadefinovat tlačítkem, které je na obr. 43 označeno červenou barvou V Inventoru je třeba dbát na dodržení platných norem (pozor v nabídce je možno zvolit i nenormalizovaná 30. září 2008 Strana 39/56

40 měřítka). Styl zobrazení volíme obvykle jako pohled s odstraněnými skrytými hranami. Obrázek 43 Vložení základního pohledu V záložce Možnosti zobrazení (obr. 44) zatrhneme volbu Prvek závitu (zobrazení závitu na pohledu). 30. září 2008 Strana 40/56

41 2.4.3 Řez sestavou Obrázek 44 Nastavení výkresového pohledu Ze základního pohledu vytvoříme řez použitím funkce Pohled řezu. Po zvolení této funkce je nejprve nutné vybrat pohled ze kterého budeme řez tvořit. Dále nadefinujeme rovinu řezu - pomocí trasování úchopových bodů (obr. 45). Obrázek 45 Trasování úchopových bodů pro nadefinování řezné roviny Po určení řezné roviny (v našem případě definována pouze dvěma body) potvrdíme pravým tlačítkem na myši zvolíme volbu Pokračovat a editujeme nabídku řez (obr. 46). 30. září 2008 Strana 41/56

42 Obrázek 46 Nabídka Řez V panelu prohlížeč (obr. 47) vypneme řez u pravého táhla (podle normy se spojovací součásti nekreslí v řezu). Obrázek 47 Vypnutí účasti (zobrazení) řezu u součásti Pokud chceme vypnout zobrazení celé čáry řezu klikneme na ni pravým tlačítkem myši a odstraníme zatržítko u volby Zobrazit celou čáru (obr. 48). 30. září 2008 Strana 42/56

43 2.4.4 Osy v sestavě Obrázek 48 Zobrazení čáry řezu K zobrazení os souměrnosti můžeme využít dvě možnosti: a) vložení automatických os, b) manuální zakreslení os. Ad a) Kurzorem se přiblížíme k rámečku ohraničující pohled v němž chceme osy vygenerovat, klikneme pravým tl. myši a vybereme možnost Automatické osy (obr. 49). Obrázek 49 Volba automatické osy V menu Automatické osy vybereme patřičné druhy zobrazení os (obr. 50) a potvrdíme OK. Pomocí koncových bodů osy prodloužíme (zkrátíme). 30. září 2008 Strana 43/56

44 Obrázek 50 Menu Automatické osy Ad b) Přepneme Panel Výkresové pohledy na Panel Poznámky výkresu (obr. 51) a rozbalíme volbu Středová značka v níž je ukryt příkaz Osa, resp. Dělící osa. Pomocí úchopových bodů (např. polovina) je možno definovat počáteční a koncové body os. Obrázek 51 Panel Poznámky výkresu osy 30. září 2008 Strana 44/56