OBLASTI STROJÍRENSTVÍ Úvod do předmětu KONSTRUKCE I OBLASTI STROJÍRENSTVÍ hutní prvo- a druhovýroba (plechy, dráty, šrouby aj.) výroba obráběcích a tvářecích strojů, zařízení pro strojírenskou výrobu dopravní technika (automobily, letadla, kolej. vozidla, lodě, jeřáby, dopravníky aj.) stroje stavební, úpravárenské, pro zemní práce, důlní, zemědělské stroje pro chemický a potravinářský průmysl a sklárny energetické strojírenství (kotle, turbiny, jaderná zařízení) technika tekutin (čerpadla, kompresory, chlazení, hydro- a pneu mechanismy technika prostředí (vytápění, větrání, klimatizace) stroje pro textilní průmysl, oděvnictví, obuvnictví, spotřební průmysl stroje dřevozpracující a pro nábytkářský průmysl přístrojová a automatizační technika a optika silnoproudá elektrotechnika slaboproudá elektrotechnika, elektronika, mikroelektronika aj.

ZÁKLADY PEVNOSTNÍCH VÝPOČTŮ STROJNÍCH ČÁSTÍ Poruchy a havárie jsou podnětem rozvoje vědy v určité oblasti (mechanika, pružnost a pevnost) Namáhání strojních částí - statické Tah – tlak – smyk - ohyb – krut a kombinace, napjatost jednoosá a víceosá, plasticita Problémy stability – vzpěr, zhroucení při ohybu, vybočení při krutu, boulení tenkých stěn. Namáhání v dotyku – Hertzova teorie.

Vlastnosti konstrukčních materiálů a jejich zkoušení Konstrukční ocel – tahová zkouška a Hookeův zákon, závislost F a Δl, resp. σ a ε mez úměrnosti σU [MPa] mez pružnosti σE [MPa] mez kluzu σKt [MPa] mez 0,2 σ0,2 [Mpa] mez pevnosti σPt [MPa] součinitel kontrakce m [ - ] Poissonova konstanta μ [ - ] modul pružnosti tah E [MPa] modul pružnosti smyk G [MPa] tažnost δ [ % ] vrubová houževnatost av [N.m-1] tvrdost HB, HRB, HRC, HV [MPa] Zkoušky provozní, technologické, spektrální analýza, měření tvrdosti, Charpyho kladivo

Konstrukční oceli – vlastnosti : Označení Mez průtažnosti [MPa] Mez pevnosti Tažnost % Obsah uhlíku Mez únavy střídavý tah tlak střídavý ohyb střídavý krut Tvrdost podle Brinella HB 11 340 340 30 0,12 96 11 370 270 370 25 0,15 120 190 110 104 11 420 280 420 0,25 135 240 118 11 500 360 500 22 0,35 180 160 141 11 600 400 600 17 0,45 200 310 169 11 700 700 12 0,6 230 197 Důležité konstanty pro oceli: modul pružnosti v tahu E = 2,16 .105 MPa modul pružnosti ve smyku G = 8,5 .104 MPa součinitel tepelné roztažnosti α = 18 .10-6 K-1 Poissonovo číslo μ = 0,3

Časově proměnné zatěžování a únava Tepavé pulzující zatížení σm a σa ≠ 0 Střídavé namáhání σm = 0 horní napětí σh střední napětí σm amplituda napětí σa počet cyklů N Wöhlerova křivka σa – N pro střídavé nebo míjivé namáhání

Účinky vrubů a trvalá/časovaná pevnost Vruby vyvolávají nerovnoměrné rozložení napětí a špičky napětí velikost špičky napětí ovlivní tvar vrubu (např. poměr poloměru zaoblení k průměru plochy aj.) charakter povrchu může vést ke vzniku trhlin velikost průřezů vede k spádu napětí (gradientu) materiály vykazují různou citlivost k vrubům diagram a) Smithův b) Haighův Meze únavy pro zkušební vzorek σC a pro skutečnou součást s vrubem σCX Vo . ηp σCX = σC . β = 1 + (α -1) . ηC β b a

Hypotézy pevnosti pro kombinaci namáhání ohyb (tah) a krut Guest, Mohr maximálního smykového namáhání (pro tvrdou ocel) α0 = 2 Huber-Mises-Hencky největší přetvárné práce (HMH pro měkkou ocel) α0 = √ 3 σmax = √ σ2 + (α0 .t)2 ≤ σD Kontakty a namáhání v místě dotyku podle Hertze Kontakt dvou koulí, dvou válců – poloměry R1 a R2 , moduly pružnosti E1 a E2 Poissonova čísla μ1 a μ2 a přítlačná síla F pro dvě koule je šířka stykové plošky úměrná F1/3 stejně jako napětí, přiblížení je úměrné F2/3 pro dva válce je šířka stykové plošky úměrná F1/2 stejně jako napětí, přiblížení je úměrné F Tvrdost a její měření (pevnost úměrná tvrdosti – rychlé zjištění kvality materiálu) Brinell HB Rockwel HRC, HRB Vickers HV Shore tvrdoměr Poldi

Základy normalizace a technického strojnického kreslení Řady vyvolených čísel (geometrické řady s kvocientem √10 ), výkresy sestav, výkresy výrobní, montážní, svařovací sestavy, používání řezů, částečných pohledů, detailů, rozvinů aj. Kótování na výkresech, pozice, popisová pole, razítko, rozpiska, kusovník. Označování přesnosti (lícování, tolerance), drsnosti, další popisy (rýhování, tepelné úpravy aj.). Značení materiálů a polotovarů. Číslování výkresů a další údaje. Programové balíky CAD – modeláře, podpora výkresů, soubory norem, komponent aj. Ukázky výkresů sestav a detailů (výrobních výkresů součástí), viz např. www.fs.cvut.cz Výroba a přesnost – lícování, kalibry, lícovací soustava.