Kwalifikacja: MEC.09 - Organizacja i nadzorowanie procesów produkcji maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Jaki przekrój powinien mieć sworzeń wykonany z materiału, którego kt = 200 MPa, aby wytrzymał obciążenie tnące siłą F = 6 kN?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Aby obliczyć wymagany przekrój poprzeczny sworzenia, musimy skorzystać z zależności związanej z maksymalnym naprężeniem tnącym. Stosując wzór na naprężenie tnące, mamy: \( \tau = \frac{F}{A} \), gdzie \( \tau \) to naprężenie tnące, \( F \) to siła działająca na sworzeń, a \( A \) to przekrój poprzeczny. W naszym przypadku \( F = 6 \text{ kN} = 6000 \text{ N} \) oraz \( k_t = 200 \text{ MPa} = 200 \times 10^6 \text{ Pa} \). Przekształcając wzór, otrzymujemy \( A = \frac{F}{\tau} = \frac{6000}{200 \times 10^6} = 30 \text{ mm}^2 \). Wybór odpowiedniego przekroju jest kluczowy w projektowaniu elementów konstrukcyjnych, aby zapewnić ich bezpieczeństwo i niezawodność. Na przykład, w przypadku sworzni takich jak te stosowane w mechanizmach, niewłaściwy dobór przekroju może prowadzić do uszkodzenia elementu w wyniku zbyt dużych obciążeń. Dlatego dobór odpowiednich wartości materiałowych oraz dokładne obliczenia są istotne w inżynierii mechanicznej i konstrukcyjnej.
Wybór niewłaściwego przekroju poprzecznego sworzenia często wynika z niepełnego zrozumienia zasady działania naprężeń tnących oraz ich znaczenia w kontekście bezpieczeństwa konstrukcji. W przypadku obliczenia wymaganego przekroju można łatwo popełnić błąd, przyjmując nieprawidłowe wartości siły lub naprężenia, co prowadzi do uzyskania niewłaściwych wyników. Przykładowo, jeśli ktoś oblicza przekrój na podstawie błędnej wartości siły, takiej jak 15 kN czy 45 kN, a następnie stosuje te wartości w równaniach, otrzymuje niepoprawny wynik. Ponadto, ignorowanie materiału i jego właściwości mechanicznych może prowadzić do katastrofalnych skutków, jak pęknięcia czy zgięcia sworzni. Bez prawidłowych obliczeń i uwzględnienia norm branżowych, takich jak Eurokod czy ASTM, które definiują wymagania dotyczące obliczeń konstrukcyjnych, inżynierowie narażają swoje projekty na ryzyko. Kluczowe jest zrozumienie, że odpowiedni dobór przekroju poprzecznego nie tylko wpływa na trwałość elementu, ale również na jego wydajność i całkowity koszt projektu. Dlatego zaleca się, aby inżynierowie dokładnie przeanalizowali wszystkie dostępne dane i stosowali się do standardów, aby uniknąć nieporozumień i błędów w projektowaniu.