Twierdzenie Steinera – podstawy

Witam wszystkich i dzisiaj będzie o twierdzeniu Steinera i już mówię, co to oznacza. Wielokrotnie w mechanice i wytrzymałości spotykamy się z przekrojami na przykład z przekrojami zginanych belek czy skręcanych wałów. Taki przekrój może być prostokątem, kołem trójkątem lub dowolną kombinacją wymienionych figur. Każdy przekrój posiada środek ciężkości (o czym już było niedawno) oraz moment bezwładności.
To może wystarczy tego wstępu, bo o momencie bezwładności przekroju dzisiaj będzie. Przypomnę, że jest to taka wielkość opisująca figurę, która mówi, w jaki sposób jest ona położona względem osi układu współrzędnych. Jeżeli ta oś przechodzi przez środek ciężkości przekroju to nazywa się OSIĄ CENTRALNĄ. Momenty bezwładności podstawowych figur względem osi centralnych można znaleźć w literaturze i kilka przykładów zamieszczam poniżej
momentbezwladnisci1 1 - Twierdzenie Steinera - podstawy
Wszystko pięknie tylko często potrzeba obliczyć moment bezwładności przekroju względem osi x równoległej do CENTRALNEJ xc ale NIE PRZECHODZĄCEJ przez środek ciężkości przekroju. I na to gotowych wzorów nie ma, ale z pomocą przychodzi twierdzenie Steinera.
momentbezwladnosci2 1 - Twierdzenie Steinera - podstawy
Nawiązując do powyższego rysunku mamy dane:
– moment bezwładności przekroju względem osi centralnej Jxc
– pole figury S
– odległość miedzy osią centralna xc a równoległą do niej osią x którą oznaczono a .
I teraz uwaga:
Moment bezwładności względem osi x wyniesie:

J = Jxc + S * a²

Prawda że łatwe?

Skręcanie wału – wytrzymałość – zadanie 35

Witam wszystkich i dzisiaj będzie trochę nietypowe i jednocześnie proste zadanie ze skręcania wałów.
Wał o minimalnej średnicy czynnej równej d= 20 mm przenosi moc P=10kW przy prędkości obrotowej n=1000obr/min.
skrecanie12 - Skręcanie wału - wytrzymałość - zadanie 35

Autor zadaje pytanie

OBLICZ MAKSYMALNE NAPRĘŻENIE SKRĘCAJĄCE WAŁ

Na sam początek warto przypomnieć co to znaczy średnica czynna:
Jest to średnica wałka, która mieści się w przekroju pod rowkiem wpustowym na najmniejszej średnicy wału i na poniższym rysunku oznaczono ją d.
skrecanie13 - Skręcanie wału - wytrzymałość - zadanie 35
1. Mając prędkość obrotową obliczymy prędkość kątową wału:
ω = π * n / 30 = π * 1000obr/min / 30 = 105rad/s

2. Mając moc i prędkość kątową obliczymy moment przenoszony

i jest to

iloraz mocy i prędkości kątowej:
M = P / ω = 10 000W / 105rad/s = 95,2Nm = 95 200Nmm

3. Znając minimalną średnicę czynną obliczymy wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie:
W = π * d³ / 32 = π * 20³ / 32 = 785mm3

4. Maksymalne naprężenie skręcające jest ilorazem przenoszonego momentu oraz wskaźnika wytrzymałości przekroju na zginanie:
τs = M / W = 95 200Nmm / 785mm3 = 121MPa

Prawda że łatwe?

Ścinanie sworzni – wytrzymałość – zadanie 34

Witam wszystkich i dzisiaj będzie zadanie ze ścinania sworzni. Na obrazku widzimy połączenie sworzniowe i dana jest siła rozciągająca F szerokość blachy s, dopuszczalne naprężenia ścinające dla sworznia kt, dopuszczalne naprężenia rozciągające dla blachy kr.
scinanie5 - Ścinanie sworzni - wytrzymałość - zadanie 34
Autor zadaje pytanie:

OBLICZ WYMAGANĄ ŚREDNICĘ d SWORZNIA I GRUBOŚĆ g BLACHY
Jeżeli jest podane dopuszczalne naprężenie ścinające kt dla sworznia i rozciągające kr dla blachy, to wynika że trzeba ułożyć DWA warunki wytrzymałościowe:
na ścinanie dla sworznia z którego obliczymy minimalną wymaganą średnicę
na rozciąganie dla blachy z którego obliczymy wymaganą grubość

No to zaczynamy:

Warunek wytrzymałościowy na ścinanie dla sworznia:
F / (2*π*d² / 4 ) < kt
W mianowniku wystąpiło 2 razy pole koła o średnicy d (czyli π* d² / 4), ponieważ mamy 2 powierzchnie ścinane sworznia (tak jak widać na poniższym rysunku, sworzeń zostanie ścięty na 2 powierzchniach).

scinanie4 - Ścinanie sworzni - wytrzymałość - zadanie 34
4*F / (2*π* d² ) < kt
0,64*F / ( d² ) < kt
0,64*F = d² * kt
Po przekształceniu otrzymujemy minimalną średnicę sworznia:
d = √(0,64*F / kt)

Warunek wytrzymałościowy na rozciąganie dla blachy:
F : ( g * (s-d) ) < kr
W mianowniku występuje iloczyn grubości blachy g oraz długości s-d i jest to SZEROKOŚĆ BLACHY pomniejszona o ŚREDNICĘ SWORZNIA – obrazowo są to dwie zakreskowane powierzchnie na poniższym obrazku.
scinanie6 - Ścinanie sworzni - wytrzymałość - zadanie 34
F < g * (s-d) * kr
Z tego wynika wymagana grubość blachy:
g = F / [ (s-d) * kr ]

Rzutowanie prostokątne brył – rysunek techniczny

Witam wszystkich i dzisiaj zaczniemy nowy temat czyli rysunek techniczny a dokładnie będzie o rzutowaniu prostokątnym brył.

Jeżeli spotka się to z Waszym zainteresowaniem, to będziemy kontynuować.
O rysunku technicznym można czytać wiele mądrych książek i jednocześnie można niewiele rozumieć. To nie zależy ile kto przeczytał, tylko czy rzeczywiście czuje temat i dlatego podobnie jak we wcześniejszych postach także tutaj zaczniemy od podstaw i kolejno przejdziemy do tematów sprawiających największy kłopot. Rysunek techniczny to temat rozległy, ale nie tak rozległy, żeby tego nie zrozumieć.

No to zaczynamy

Zdaniem wielu osób, które spotykam spore zamieszanie powoduje rzutowanie prostokątne i przekroje. Oczywiście że dużo tutaj pomaga zmysł przestrzeni, widzenie przedmiotów w trzech wymiarach albo jak kto sobie to nazwie inaczej. My zwyczajnie musimy pokazać rysowany przedmiot z tylu stron, żeby komuś innemu opowiedzieć (przy pomocy linii i kresek) , jak on wygląda.
Zaczniemy od prostych zadań, w których mamy podane dwa rzuty i na ich podstawie musimy narysować trzeci rzut bryły. To tak na początek coś prostego:
rzutowanie4 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Oto proste zadanie w którym mamy narysowany główny rzut bryły (na górze po lewo) oraz rzut z góry (na dole po lewo).
Tyle wiadomo, a nie wiadomo, jak wygląda

rzut bryły z lewej strony (znak zapytania na górze po prawo).

Na rzucie z góry widać jakiś element (oznaczony 1), który nie do końca wiadomo, czy wystaje z górnej ścianki, czy jest jakimś wycięciem.
rzutowanie5 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Jednak jak spojrzymy na rzut główny z boku to w tym miejscu nic nie widać (oznaczenie 2).
rzutowanie6 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Z tego wynika, że to coś musi być wycięciem w górnej ściance. Wobec tego spróbujmy sobie to wycięcie wyobrazić i wyobraźmy sobie, jak wygląda cała bryła.
rzutowanie7 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Teraz widać to wycięcie w górnej ściance i jedyne czego nie wiemy i co nie wynika z podanych rzutów (rzut główny z boku oraz rzut z góry) to wysokość tego wycięcia. I to jest jedyna rzecz, którą musimy sobie założyć.
To jak już widać całą bryłę i to w całej okazałości, to teraz możemy narysować szukany rzut. Ten szukany rzut jest rzutem bryły z lewej strony i widząc ją w całości spójrzmy na tę lewa ściankę (której na początku nie widzieliśmy) i po prostu ją zrzutujmy.
rzutowanie3 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Teraz to wszystko świetnie widać:
rzut główny z boku – to już było dane w zadaniu
rzut z góry – to też było dane w zadaniu
– i to co najlepsze czyli szukany rzut – zielona ścianka oznaczona ‚1’ i niebieska ścianka w wycięciu oznaczona ‚2’.
Jak już wszystko stało się jasne, to można teraz wszystko przenieść ponownie na rysunek 2D
rzutowanie8 - Rzutowanie prostokątne brył - rysunek techniczny
Szukany rzut jest na swoim miejscu.
Prawda że łatwe?