Luentojen viikko-ohjelma periodi viikko aihe opettaja 1 37 Johdanto, historiaa, suunnittelu, CE -merkki, kuormitus, kestävyys, materiaalit, valmistus Yrjö Louhisalmi 1 38,39 liitososat ja liitokset: ruuvit, hitsaus Yrjö Louhisalmi 1 40,41 laakerit, ketjuvälitykset Yrjö Louhisalmi 1 4,(43) hihnavälitykset Yrjö Louhisalmi 44,45 laakereiden voitelu, jouset, liimaus, niittaus, liitosesimerkkejä, laakerointi ja tiivistys 45 1. välikoe Yrjö Louhisalmi 46,47,48 akselit ja niiden liittäminen Tapio Korpela 48,49 kytkimet ja jarrut Tapio Korpela 49,50 hammasvälitykset Tapio Korpela. välikoe
Ruuvit Ruuvi ja sen perustana oleva kierre ovat tuttuja lukemattomista erilaisista sovellutuksista. Konetekniikassa ruuveja käytetään lähinnä kiinnittämiseen ja liikkeen tuottamiseen. Ruuviliitos on halpa, helppo käyttää, toimiva ja luotettava. Myös nimitystä pultti käytetään tietyille ruuveille.
Kiinnitysruuvi ja liikeruuvi
Kiinnitysruuvi toimii jousen tavoin [Tuomaala]
Ruuvikierre Nousukulma [gamma]: x y z d cos d sin p tan = p/d -> = arctan p/d d = lieriön halkaisija p = kierteen nousu = kulmakiertymä (rad)
Kierteen kylkikulma α Lattakierre =0 o (Sahakierre =0 o /30 o ) Trapetsikierre =30 o Terävä kierre =60 o
[Tekniikan taulukkokirja, s. 74. Genesis, 008.]
Ruuvikierteen toiminta? Seuraavaksi selvitetään voimatasapainoa eli voimien välittymistä kierrerakenteessa: Kuinka suuri voima (F u ) tarvitaan ruuvin kiristämiseen tai aukaisemiseen, kun kuormitus (F s ) tunnetaan? Kuinka suuri vääntömomentti (M g ) tarvitaan kiristys- tai aukaisuvoiman (F s ) tuottamiseen?
Lattakierteen voimatasapaino eli mekaniikka (=0), kun kitkakerroin g = 0 F u = F s tan = nousukulma F u = kehävoima F s = aksiaalivoima F n = kierteen normaalivoima [Koneenosien suunnittelu. WSOY, 1985.]
Lattakierteen voimatasapaino (=0) ruuvia kiristettäessä, kun g 0 [Koneenosien suunnittelu. WSOY, 1985.]
Lattakierteen voimatasapaino (=0) ruuvia kiristettäessä, kun g 0 F u+ = F n sin + g F n cos F s = F n cos - g F n sin = nousukulma F s = aksiaalivoima F u+ mutterin kiristämiseen tarvittava voima eli kuorma vastustaa kiristystä F s = aksiaalivoima, F n kierteen normaalivoima Kehävoimaksi F u+ saadaan F u Ja mutterin M g vääntömomentiksi sin gcos F cos sin M g g F u d s tan g Fs 1 tan d g
Lattakierteen voimatasapaino (=0) ruuvia aukaistaessa, kun g 0 [Koneenosien suunnittelu. WSOY, 1985.]
Lattakierteen voimatasapaino (=0) ruuvia aukaistessa, kun g 0 F u- = F n sin - g F n cos F s = F n cos + g F n sin = nousukulma F s = aksiaalivoima F u- mutterin aukaisemiseen tarvittava voima eli kuorma ei vastusta liikettä. (Suunnaltaan päinvastainen kuin kiristämisvoima.) F s = aksiaalivoima, F n kierteen normaalivoima Kehävoimaksi F u- saadaan F u Ja mutterin M g vääntömomentiksi M sin gcos F cos sin g F u g d s tan g Fs 1 tan d g
Ruuvin aukeaminen itsestään? Ruuvi on itsepidättävä eli ei aukea itsestään, jos aukaisumomentti M g < 0 eli suunnaltaan päinvastainen kuin kiristysmomentti -> tan - g < 0 -> g > tan Em. yhtälö on voimassa, kun =0
Terävän kierteen mekaniikka (>0), kun g 0 Mutterikierteen differentiaalialkioon kohdistuvat voimat. [Koneenosien suunnittelu. WSOY, 1985.]
Terävän kierteen mekaniikka (kylkikulma >0), kun g 0 = nousukulma F n kierteen normaalivoima df u - df n cos( n /) sin - g df n cos = 0 df s - df n cos( n /) cos + g df n sin = 0 F u mutterin kiristämiseen tarvittava voima F s = aksiaalivoima Eli Eli df u = ( g cos + cos( n /) sin) df n df s = (- g sin + cos( n /) cos) df n n g cos cos sin df u df n g sin cos cos s
Terävän kierteen mekaniikka (>0), kun g 0 dm g = ½ d df u eli Integroimalla saadaan Eli mutterin vääntömomentiksi, kun g tan << cos n / M dm g g d M d g n g cos cos sin df n g sin cos cos n g cos cos sin F n g sin cos cos F s d g n cos s tan s
Ruuvin jouston lisääminen Vapaan joustavan pituuden pitäisi olla halkaisijan luokkaa tai enemmän. [Tuomaala]
Ohuen levyn ruuviliitos [Tuomaala] Ruuvi pitää, jos liitettävät osat eivät jousta liikaa. Vasta maalatut levyt tai jäykkä tiivistetahna vaativat jälkikiristyksen.
Ruuviliitoksen asentaminen Ruuvit ja mutterit ovat materiaaleiltaan, mitoiltaan ja muodoiltaan optimoituja, standardoituja ja käyttökokemusta on pitkältä ajalta. Ruuvin ja mutterin kierteet ovat väljiä sovitteiltaan. Mutterilla on tavallisesti riittävä otsapinta teräkselle jo ilman aluslaattoja. Kevytmetallit vaativat aluslaatan. Normaalikorkeuksinen mutteri kartioituu tasaten kuormaa useammalle kierteelle. [Tuomaala]