ένα blogs του 1ου ΕΠΑΛ Διονύσου – "Ζήνων"

Στοιχεία Μηχανών

Ερωτήσεις, θέματα

• Αναφέρατε τις αρχές που πρέπει να ικανοποιούνται προκειμένου να κάνουμε σωστές επιλογές των στοιχείων μηχανών. (σελ. 307)

για τις σωστές επιλογές των στοιχείων μηχανών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πολλοί παράγοντες, αλλά σε κάθε περίπτωση είναι απαραίτητο να ικανοποιούνται δυο πολύ βασικές αρχές:

– η επιλογή πρέπει να εξασφαλίζει ασφαλή λειτουργία

– η κατασκευή πρέπει να είναι οικονομική.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

ΜΕΣΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΚΑΙ ΣΤΕΡΕΩΣΗΣ

• Τι ονομάζουμε μηχανή (σελ. 131).

μια μηχανή, μηχανισμός, μεταλλική κατασκευή κλπ. είναι ένα σύνολο συναρμολογημένων στοιχείων. Απλά κομμάτια, δηλαδή, συνδεδεμένα μεταξύ τους με διάφορους τρόπους.

• Τι ονομάζουμε μέσα σύνδεσης.

για να γίνει μια σύνδεση χρησιμοποιούνται ορισμένα στοιχεία που λέγονται μέσα σύνδεσης.

• Να αναφέρετε τα μέσα σύνδεσης  (σελ. 131)

Τα μέσα σύνδεσης που χρησιμοποιούμε είναι:

1. Ήλοι ή καρφιά
2. Κοχλίες ή βίδες
3. Συγκολλητικά υλικά
4. Σφήνες
5. Ελατήρια

• Ποια είναι τα είδη των συνδέσεων; (σελ. 132)

Τα είδη σύνδεσης είναι δύο:

1.                                  i.            Οι λυόμενες συνδέσεις, που επιτυγχάνονται με κοχλίες, σφήνες, ελατήρια
2.                                ii.            Οι μόνιμες ή μη λυόμενες π.χ. ηλώσεις, συγκολλήσεις.

Λυόμενες συνδέσεις λέγονται οι συνδέσεις εκείνες που τα συνδεόμενα κομμάτια συνδέονται έτσι, ώστε να αποσυνδέονται εύκολα και χωρίς την καταστροφή του μέσου σύνδεσης.

Μη λυόμενες συνδέσεις λέγονται αυτές που τα συνδεόμενα  κομμάτια συνδέονται με μόνιμο τρόπο και αποσυναρμολογούνται μόνο με καταστροφή του μέσου σύνδεσης.

7.1 ΗΛΟΙ

• Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι ήλοι; (σελ. 133)

a)      Ανάλογα με την κεφαλή τους, διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες:

1. Ημιστρόγγυλους
2. Φακοειδείς ( Βυθισμένους και ημιβυθισμένους)

Η κεφαλή τους είναι λιγότερο καμπυλωτή από αυτή των ημιστρόγγυλων και μοιάζει με φακό. Η κεφαλή των φακοειδών ήλων μπορεί να είναι βυθισμένη στα κομμάτια που συνδέει ή ημιβυθισμένη. Στην πρώτη περίπτωση ο ήλος λέγεται βυθισμένος, ενώ στη δεύτερη ημιβυθισμένος.

1. Πλατυκέφαλους ή επιπεδοκαμπύλους. Η κεφαλή τους είναι μεγάλη και καμπυλωτή .
2. Σωληνωτούς (πριτσίνια)

b)      Ανάλογα με τη διάμετρο του κορμού τους διακρίνονται σε:

1. Ήλους με διάμετρο μικρότερη από 10 mm (d<10 mm)

2. Ήλους με διάμετρο μεγαλύτερη από 10 mm (d>10 mm), που είναι γνωστοί ως λεβητόκαρφα.

• Από ποια υλικά κατασκευάζονται οι ήλοι; (σελ. 134)

Οι ήλοι κατασκευάζονται από ανθρακούχο χάλυβα, χαλκό ή αλουμίνιο. Η επιλογή του υλικού των ήλων εξαρτάται από το σκοπό της σύνδεσης και από το υλικό των συνδεόμενων κομματιών. Το υλικό των συνδεόμενων ελασμάτων και των ήλων πρέπει να είναι απαραίτητα το ίδιο. Σε διαφορετική περίπτωση υπάρχει κίνδυνος να δημιουργηθεί σκουριά και φθορά των μετάλλων από την εμφάνιση διμεταλλικών τάσεων στα σημεία επαφής ήλου και ελασμάτων. Οι ήλοι κατασκευάζονται συνήθως από χάλυβα st 34 και st 38, με αντοχή 34 έως 41 kp/mm² και σε εξαιρετικές περιπτώσεις st 44, με αντοχή μεγαλύτερη από 44 kp/mm².

• Ποιες διαστάσεις είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό των ήλων; (σελ. 135)

Για τον προσδιορισμό των ήλων απαιτούνται δύο κυρίως διαστάσεις:

• Η διάμετρος του κορμού d (mm)
• Το μήκος του ήλου l (mm)

Σε περίπτωση βυθισμένης κεφαλής, ως μήκος l του ήλου παίρνουμε το μήκος του κορμού συν το ύψος της κεφαλής k.

• Πώς  τυποποιούνται οι  ήλοι; (σελ. 135-136)

Τόσο οι διαστάσεις όσο και το υλικό κατασκευής των ήλων αναφέρονται στους Γερμανικούς κανονισμούς (DIN). Για την προμήθεια λοιπόν ενός ήλου, θα πρέπει να δώσουμε την ονομασία του ήλου, τη διάμετρό του, το μήκος του κορμού, το υλικό κατασκευής του καθώς και το φύλλο του DIN στο οποίο βρίσκεται η μορφή του. Π.χ. ο συμβολισμός «18×70 DIN 124» σημαίνει ημιστρόγγυλος ήλος με διάμετρο 18mm και μήκος 70mm.

7.2 ΗΛΩΣΕΙΣ

• Πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα ηλώσεων. Πότε οι ηλώσεις είναι αναντικατάστατες ως μέσο σύνδεσης; (σελ. 136)

Οι ηλώσεις είναι κατασκευές βαριές, αρκετά δύσκολες στην εκτέλεσή τους, συνήθως ακριβότερες από τις συγκολλήσεις και χρονοβόρες. Από την άλλη όμως είναι πιο ασφαλείς, η ποιότητά τους ελέγχεται πιο εύκολα, ενώ σοβαρό πλεονέκτημα αποτελεί και το γεγονός ότι δε δημιουργούνται τάσεις στα συνδεόμενα κομμάτια.

Οι περιπτώσεις στις οποίες οι ηλώσεις είναι αναντικατάστατες ως μέσο σύνδεσης είναι:

a)      Στις συνδέσεις κομματιών που δεν επιδέχονται συγκόλληση.

b)      Όταν η σύνδεση καταπονείται σε κρουστικά ή δυναμικά φορτία.

c)       Όταν υπάρχει κίνδυνος τα συνδεμένα κομμάτια να χάσουν την αντοχή τους, εξαιτίας της υψηλής θερμοκρασίας που προκαλείται κατά τη συγκόλληση.

• Είδη ηλώσεων ανάλογα με το σκοπό και τις απαιτήσεις που προορίζονται (σελ. 136-137)

a)      Σταθερές ηλώσεις: χρησιμοποιούνται ως ενώσεις μεταφοράς δυνάμεων σε κατασκευές από χάλυβα και ελαφρά μέταλλα (γερανοί, γέφυρες, κτίρια) καθώς και στη γενική κατασκευή μηχανών.

b)      Στεγανές ηλώσεις: χρησιμοποιούνται για να έχουμε στεγανότητα στην κατασκευή δοχείων (ιδιαιτέρως στη ναυπηγική).

c)       Σταθερές και στεγανές ηλώσεις (στερεοστεγανές): χρησιμοποιούνται σε ατμολέβητες και σε κλειστά δοχεία με μεγάλη εσωτερική πίεση όπου επιθυμούμε στεγανότητα και μεταφορά δυνάμεων.

d)      Ηλώσεις προσκολλήσεως: χρησιμοποιούνται ως ένωση για επενδύσεις μεταλλικών σκελετών με ελάσματα (π.χ. λεωφορεία, αεροπλάνα).

• Είδη ηλώσεων ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής (σελ. 137)

a)      Ηλώσεις επικάλυψης: το ένα έλασμα τοποθετείται κατά ένα τμήμα του επάνω στο άλλο.

b)      Ηλώσεις με αρμοκαλύπτρες: τα ελάσματα τοποθετούνται μετωπικά και ο αρμός καλύπτεται με ένα ή δύο ελάσματα, που ονομάζονται αρμοκαλύπτρες.

Ανάλογα με τις σειρές των ήλων που τοποθετούνται οι ηλώσεις διακρίνονται σε ηλώσεις απλής, διπλής ή τριπλής σειράς. Όταν οι άξονες των ήλων συμπίπτουν, η ήλωση λέγεται παράλληλη, ενώ όταν οι σειρές μετατεθούν, η ήλωση λέγεται ρομβοειδής ή διάταξη «ζικ-ζακ». Τέλος, ανάλογα με τον αριθμό των διατομών των ήλων, οι ηλώσεις διακρίνονται σε ηλώσεις απλής, διπλής κ.ο.κ. τομής.

• Στοιχεία για τη σχεδίαση και την κατασκευή μιας ήλωσης (σελ. 140)

Πρέπει να γνωρίζουμε τα στοιχεία του ήλου (d=διάμετρος κορμού, l=μήκος κορμού, k=ύψος κεφαλής, a=γωνία κωνικής κεφαλής,…)

Και επιπλέον της εξής αποστάσεις:

a)      Το βήμα της ήλωσης (t): η απόσταση δύο διαδοχικών ήλων της ίδιας σειράς.

b)      Την απόσταση μεταξύ δύο παράλληλων σειρών ήλων (e).

c)       Την απόσταση της ακραίας σειράς ήλων από την άκρη του ελάσματος (e1).

d)      Την απόσταση του άξονα τον ήλων από τον αρμό (e2), αν πρόκειται για ηλώσεις με αρμοκαλύπτρες.

• Με ποιους τρόπους κατασκευάζεται μια ήλωση; (σελ. 140-141)

a)      Με το χέρι: Εδώ περιλαμβάνεται και η ήλωση με πιστολέτο.

b)      Μηχανική μέθοδος: Η κεφαλή δημιουργείται με συνεχή πίεση του ήλου από μηχανή.

Αρχικά συσφίγγονται τα ελάσματα, είτε αυτόματα από τη μηχανή είτε με μηχανικούς σφιγκτήρες  στη μέθοδο με το χέρι. Ακολουθεί το τρύπημα των ελασμάτων (προσπαθούμε οι τρύπες που θα δημιουργηθούν να είναι ομοαξονικές). Οι οπές των ελασμάτων πρέπει να έχουν διάμετρο 1mm μεγαλύτερη από τη διάμετρο του ήλου. Στη συνέχεια τοποθετείται ο ήλος και διαμορφώνεται η κεφαλή. Κατά το πέρασμα του ήλου επιτυγχάνεται συμπίεση των ελασμάτων μεταξύ τους, παραμορφώνεται ο ήλος και γεμίζει την τρύπα. Η διαμόρφωση της δεύτερης κεφαλής γίνεται εν ψυχρώ ή εν θερμώ, εάν ο ήλος έχει διάμετρο μεγαλύτερη από  8mm. Το μήκος του κορμού του ήλου πρέπει να είναι λίγο μεγαλύτερο από το άθροισμα του πάχους των ελασμάτων που πρόκειται να συνδεθούν.

• Οδηγίες για τη σωστή εκτέλεση μιας ήλωσης (σελ. 141)

a)      Επιλογή κατάλληλων εργαλείων και σωστή χρήση τους.

b)      Προσοχή στη διάμετρο της οπής σε σχέση με την διάμετρο του ήλου.

c)       Προσοχή στη σύσφιγξη των ελασμάτων πριν το τρύπημα.

d)      Η οπή να ανοίγεται συγχρόνως και στα δυο ελάσματα.

e)      Προσοχή στο μήκος του κορμού του ήλου.

7.3 ΚΟΧΛΙΩΤΕΣ  ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ

• Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται οι κοχλίες; (σελ. 142)

a)      Ως μέσο λυόμενης σύνδεσης (κοχλίες σύνδεσης ή σύσφιγξης)

b)      Για τη δημιουργία προέντασης (κοχλίας τάσης)

c)       Για τον πωματισμό οπών

d)      Ως ρυθμιστικός κοχλίας για τη ρύθμιση του διακένου

e)      Ως κοχλίας μέτρησης(μικρόμετρο)

f)       Για τη μεταβολή της περιστροφικής κίνησης σε γραμμική ή το αντίθετο (κοχλίας κίνησης)

π.χ. στη μέγγενη, στο γρύλο, στο χειροκίνητο τρυπάνι.

g)      Για μικρές μετατοπίσεις με χονδροειδές σπείρωμα (διαφορικός κοχλίας)

• Να περιγράψατε έναν κοχλία (σελ. 142)

Ο κοχλίας αποτελείται από τον κορμό και την κεφαλή. Ο κορμός αποτελείται από το τμήμα που φέρει το σπείρωμα και το τμήμα χωρίς σπείρωμα, που ονομάζεται αυχένας. Υπάρχουν και κοχλίες που δεν έχουν αυχένα. Επίσης υπάρχουν κοχλίες χωρίς κεφαλή και με τον αυχένα στο κέντρο, οι οποίοι λέγονται φυτευτοί (μπουζόνια).

Οι πιο συνηθισμένοι κοχλίες έχουν εξαγωνική κεφαλή. Υπάρχουν όμως πολλών τύπων κεφαλές, με βάση τις οποίες ταξινομούνται και οι κοχλίες.

• Πώς δημιουργείται ένα σπείρωμα; (σελ. 143)

Ως βάση για τη δημιουργία του σπειρώματος λαμβάνεται η ελικοειδής γραμμή. Για να πάρουμε την ελικοειδή γραμμή, τυλίγουμε μια ευθεία με γωνία κλίσης α γύρω από έναν κύλινδρο. Αν κατά μήκος της ελικοειδούς γραμμής ολισθήσει μια κατατομή σχήματος τριγώνου, τραπεζίου, ορθογωνίου ή ημικυκλίου, θα παραχθεί σπείρωμα αντίστοιχης μορφής (τριγωνικό, τραπεζοειδές, ορθογωνικό ή στρογγυλό).

Τα συνηθέστερα σπειρώματα είναι δεξιόστροφα αλλά υπάρχουν και αριστερόστροφα. Ανάλογα με τον προορισμό τους μπορεί να είναι εσωτερικά ή εξωτερικά (δηλαδή αν πρόκειται για σπείρωμα κοχλία ή περικοχλίου).

• Ποιες είναι οι βασικές διαστάσειςτων σπειρωμάτων; (σελ. 145)

Τα κεφαλαία γράμματα αφορούν τις διαστάσεις του σπειρώματος περικοχλίου, ενώ τα μικρά τις διαστάσεις σπειρώματος του κοχλία.

a)      d, D = Ονομαστική διάμετρος ή εξωτερική διάμετρος: είναι η μεγαλύτερη διάσταση του σπειρώματος. Χαρακτηρίζει το σπείρωμα μετρικού συστήματος.

b)      d₁, D₁ = Εσωτερική διάμετρος του πυρήνα: είναι η μικρότερη διάμετρος του σπειρώματος.

c)       d₂, D₂ = Μέση διάμετρος σπειρώματος. Είναι η διάμετρος ενός φανταστικού κυλίνδρου που έχει τον ίδιο άξονα με το σπείρωμα και τέμνει τις σπείρες έτσι, ώστε το πλάτος της σπείρας να ισούται με το πλάτος του διακένου που υπάρχει μεταξύ τους.

d)      h (DIN) ή  P(ISO) = Βήμα του σπειρώματος.

e)      t, h3,T1 = Βάθος ή ύψος του σπειρώματος.

f)       A = Γωνία κορυφής του σπειρώματος.

• Κατηγορίες σπειρωμάτων (σελ. 146)

a)      Τριγωνικό σπείρωμα: χρησιμοποιείται για κοχλίες σύνδεσης ή σύσφιγξης. Τα πιο συνηθισμένα τριγωνικά σπειρώματα είναι:

1)      Μετρικό (Μ): Η γωνία κορυφής είναι  60^ο και όλες οι διαστάσεις σε (mm)

2)      Whitworth (W, R): Η γωνία κορυφής είναι 55^ο και όλες οι διαστάσεις του σε  ίντσες (΄΄). Χρησιμοποιούνται στις Αγγλοσαξονικές και στις Σκανδιναβικές χώρες.

b)      Τραπεζοειδές σπείρωμα: χρησιμοποιείται στους κοχλίες κίνησης, επειδή έχει μεγάλη διατομή. Είναι κατάλληλο για την μεταφορά μεγάλων δυνάμεων.

c)       Πριονοειδές σπείρωμα: μπορεί να δεχθεί πολύ μεγάλες αξονικές δυνάμεις, αλλά σε μία μόνο κατεύθυνση.

d)      Ειδικά σπειρώματα: χρησιμοποιούνται σε λεπτά ελάσματα, στους ηλεκτρικούς λαμπτήρες και για κοχλίες που φθείρονται εύκολα.

Το μετρικό κατά    ISO    σπείρωμα κατασκευάζεται σε τρεις εκτελέσεις:

1. Λεπτό (f):= για σπείρωμα μεγάλης ακρίβειας
2. Μέσο  (m): για γενική χρήση
3. Χονδρό (g): αν δεν υπάρχουν προδιαγραφές για την ακρίβεια.

• Είδη κοχλιών σύνδεσης ή σύσφιγξης (σελ. 150)

Χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση κομματιών και υπάρχουν σε διάφορους τύπους, ανάλογα με τον τρόπο που συνδέουν τα κομμάτια.

a)      Περαστοί κοχλίες: περνούν ελεύθερα και στα δυο κομμάτια

b)      Κοχλίες κεφαλής: χρησιμοποιούνται χωρίς περικόχλιο, γιατί περνά ελεύθερα μόνο στο ένα κομμάτι και βιδώνει στο άλλο.

c)       Φυτευτοί κοχλίες (μπουζόνια): αυτοί φυτεύονται στο ένα κομμάτι και περνούν ελεύθερα στο άλλο. Φέρουν σπείρωμα και στα δυο άκρα.

d)      Κοχλίες αγκύλωσης: Χρησιμοποιούνται για να στερεώσουμε κομμάτια σε δάπεδο, οροφές και τοίχους.

Σε όλους τους κοχλίες σύνδεσης χρησιμοποιείται τριγωνικής μορφής σπειρώματα. Κατασκευάζονται συνήθως από χάλυβες που σπάνε δύσκολα. Σε βαριές κατασκευές χρησιμοποιούνται ειδικοί τύποι χαλύβων, ενώ σε ελαφριές κατασκευές χρησιμοποιούνται κοχλίες από κράματα αλουμινίου (αργιλίου).

• Ποιες είναι οι καταπονήσεις που υφίσταται ένας κοχλίας; (σελ. 150)

Κατά τη σύσφιγξη ένας κοχλίας καταπονείται σε εφελκυσμό ενώ τα κομμάτια και το περικόχλιο σε θλίψη. Οι δυνάμεις που καταπονούν έναν κοχλία είναι θλιπτικές και εφελκυστικές. Έτσι το σπείρωμα καταπονείται σε κάμψη . Αυτό είναι πιο έντονο στα πρώτα σπειρώματα, όταν ο κοχλίας φορτιστεί σε τέτοιο βαθμό, ώστε να δημιουργηθούν πλαστικές παραμορφώσεις των σπειρωμάτων του, προκαλείται καταστροφή του σπειρώματος, διότι η καταπονούμενη διατομή του σπειρώματος του περικοχλίου είναι μεγαλύτερη. Αυτός είναι ο λόγος που το περικόχλιο κατασκευάζεται από υλικό μικρότερης αντοχής απ’ ότι ο κοχλίας, γιατί είναι πιο εύκολη η αντικατάσταση του περικοχλίου στην περίπτωση καταστροφής της σύνδεσης .

• Τι γνωρίζετε για τους κοχλίες κίνησης; (σελ. 151)

Οι κοχλίες κίνησης χρησιμοποιούνται για την μετατροπή περιστροφικής κίνησης σε ευθύγραμμη γραμμική, π.χ. (γρύλος, μέγγενη, πρέσα). Χρησιμοποιούνται σπειρώματα τραπεζοειδούς μορφής, διότι έχουν μεγαλύτερο βήμα από τα σπειρώματα τριγωνικής μορφής. Για την ταχύτερη κίνηση του περικοχλίου χρησιμοποιούνται σπειρώματα περισσότερων αρχών. Οι κοχλίες αυτοί καταπονούνται από την αξονική δύναμη και την ροπή στρέψης.