Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Θέματα Σχεδίασης (σελ. 220) – ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Θέματα Σχεδίασης (σελ. 220)

Μεθοδολογία και υπολογισμοί για τα «Θέματα Σχεδίασης» των ηλώσεων.

Θέμα 5.1(Ι ΚΑΙ ΙΙ) — Υπολογισμός στοιχείων ήλωσης

Ερώτηση: Δίνονται δύο ηλώσεις επικάλυψης με ήλους ημισφαιρικής κεφαλής: (Ι) σιδηροκατασκευή απλής σειράς κατά DIN 124 με d=16, d1=17, D=25, k=10, R=13, r=0,8, πάχος κάθε ελάσματος S=15, βήμα t=40, e1=1,5d· (ΙΙ) στερεοστεγανή κατασκευή (λεβήτων) διπλής σειράς κατά DIN 123 με d=16, d1=17, D=28, k=11,5, R=14,5, r=2, S=15, t=40, e=36, a=r=2. Λοξότμηση άκρων 70°. Να υπολογιστούν το μήκος κορμού των ήλων και οι αποστάσεις τοποθέτησης.

Απάντηση:

• Βήμα 1 — Άθροισμα παχών. Και στις δύο περιπτώσεις η ήλωση είναι με επικάλυψη, δηλαδή δύο ελάσματα των 15 mm:
• \( s = 2 \times 15 = 30 \) mm.
• Βήμα 2 — Προεξοχή για τη δεύτερη κεφαλή.
• \( z = 1{,}5d = 1{,}5 \times 16 = 24 \) mm.
• Βήμα 3 — Μήκος κορμού.
• \( \ell = s + z = 30 + 24 = 54 \) mm. Στην πράξη επιλέγεται το πλησιέστερο τυποποιημένο μήκος από τον πίνακα του DIN 123/124.
• Βήμα 4 — Απόσταση από την άκρη. \( e_1 = 1{,}5d = 1{,}5 \times 16 = 24 \) mm — ταυτίζεται με την τιμή που δίνει το θέμα, άρα ο υπολογισμός επαληθεύεται.
• Βήμα 5 — Καρφότρυπα. \( d_1 = 17 \) mm ενώ \( d = 16 \) mm → χάρη 1 mm, ώστε ο ήλος να περνά άνετα πριν σφυρηλατηθεί.
• Βήμα 6 — Βήμα ήλωσης. \( t = 40 \) mm, δηλαδή \( t/d = 2{,}5 \) — μέσα στα συνήθη όρια (περίπου \( 3d \)).
• Βήμα 7 — Διαφορές των δύο περιπτώσεων. Η στερεοστεγανή (DIN 123) έχει μεγαλύτερη κεφαλή ( \( D = 28 \) έναντι 25, \( k = 11{,}5 \) έναντι 10) και διπλή σειρά ήλων με \( e = 36 \) mm μεταξύ σειρών. Επιπλέον απαιτεί στεγανοποιητική ραφή \( a = r = 2 \) mm στα λοξοτμημένα άκρα (70°) — αυτό είναι που εξασφαλίζει τη στεγανότητα, πέρα από την αντοχή.

Σύνοψη: s = 30 mm, z = 1,5d = 24 mm, άρα ℓ = 54 mm και για τις δύο περιπτώσεις. e1 = 24 mm (ταυτίζεται με το δεδομένο). Χάρη καρφότρυπας 1 mm, t/d = 2,5. Η DIN 123 διαφέρει σε μεγαλύτερη κεφαλή, διπλή σειρά (e = 36) και στεγανοποιητική ραφή a = 2 mm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Παγίδα: το \( s \) είναι το άθροισμα των παχών (30), όχι το πάχος ενός ελάσματος (15).
• Παγίδα: αν υπήρχε αρμοκαλύπτρα, το πάχος της θα προστίθετο στο \( s \) — εδώ η ήλωση είναι με επικάλυψη, οπότε όχι.
• Κριτήριο: αναγνώριση ότι η \( e_1 = 1{,}5d \) που δίνεται επαληθεύει τον υπολογισμό.
• Κριτήριο: σύνδεση της μεγαλύτερης κεφαλής + διπλής σειράς + ραφής a με την απαίτηση στεγανότητας.
• Οι υπολογισμοί επαληθεύτηκαν με κώδικα.

Θέμα 5.1(Ι ΚΑΙ ΙΙ) — Σχεδίαση των δύο διατάξεων

Ερώτηση: Για τις παραπάνω δύο ηλώσεις ζητείται να σχεδιασθούν: 1. Η πρόοψη-τομή της διάταξης. 2. Η κάτοψη (να φαίνονται τουλάχιστον τρεις ήλοι — στην Ι με τομή των διαμέτρων τους). 3. Να καταχωρισθούν οι αναγκαίες διαστάσεις κατασκευής. Κλίμακα 1:1, ομάδα γραμμών 0,7 mm, υπόμνημα Α.Υ.

Απάντηση:

• Μεθοδολογία:
• 1. Πρόοψη-τομή — ο κανόνας που κρίνει την άσκηση. Τα δύο ελάσματα διαγραμμίζονται με αντίθετη διαγράμμιση (είναι διαφορετικά τεμάχια), ενώ ο ήλος ΔΕΝ διαγραμμίζεται — τα ραβδόμορφα τεμάχια «δεν τέμνονται» κατά μήκος. Είναι το ίδιο σκεπτικό με τους κοχλίες του κεφ. 4.
• 2. Οι δύο κεφαλές. Η αρχική (εργοστασιακή) και η διαμορφωμένη κατά την τοποθέτηση σχεδιάζονται και οι δύο ημισφαιρικές με ακτίνα \( R \) (13 mm στην Ι, 14,5 mm στην ΙΙ) και ύψος \( k \) (10 / 11,5 mm). Η ακτίνα \( r \) είναι το σπάσιμο στη ρίζα της κεφαλής.
• 3. Καρφότρυπα. Σχεδίασε την οπή με \( d_1 = 17 \) mm — μεγαλύτερη από τον ήλο· μετά τη σφυρηλάτηση ο ήλος τη γεμίζει, αλλά στο σχέδιο φαίνεται η ονομαστική διάσταση.
• 4. Κάτοψη. Ζητούνται τουλάχιστον τρεις ήλοι. Στην περίπτωση Ι σχεδιάζονται σε τομή στο ύψος της διαμέτρου τους (άρα διαγραμμισμένοι — εδώ τέμνονται εγκάρσια, όχι κατά μήκος). Στην ΙΙ αρκεί η διάμετρος της κεφαλής \( D \).
• 5. Διάταξη σειρών. Ι: απλή σειρά με βήμα \( t = 40 \) mm. ΙΙ: διπλή σειρά με \( t = 40 \) mm και απόσταση σειρών \( e = 36 \) mm — συνήθως εναλλάξ (κλιμακωτά) για καλύτερη κατανομή φορτίου και στεγανότητα.
• 6. Λοξότμηση 70° στα άκρα των ελασμάτων — φαίνεται καθαρά στην πρόοψη-τομή. Στη στερεοστεγανή, στη λοξοτμημένη ακμή σχεδιάζεται η στεγανοποιητική ραφή \( a = 2 \) mm.
• 7. Διαστάσεις. Απαραίτητα: \( d \), \( d_1 \), \( D \), \( k \), \( S \) (πάχη), \( t \), \( e_1 \) και — στην ΙΙ — \( e \). Πάνω στο σχέδιο μπαίνει και ο χαρακτηρισμός του ήλου, π.χ. ήλος DIN 124 - 16 × 54 - St.37.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πρόοψη-τομή με αντίθετη διαγράμμιση των δύο ελασμάτων και τον ήλο αδιαγράμμιστο· κάτοψη με ≥3 ήλους (σε τομή διαμέτρου στην Ι, ως διάμετρος κεφαλής στην ΙΙ)· απλή σειρά t = 40 στην Ι, διπλή σειρά t = 40 / e = 36 στην ΙΙ, λοξότμηση 70° και ραφή a = 2 mm στη στερεοστεγανή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Παγίδα (η βασικότερη): ο ήλος δεν διαγραμμίζεται στην κατά μήκος τομή — διαγραμμίζεται όμως στην εγκάρσια τομή της κάτοψης.
• Κριτήριο: αντίθετη διαγράμμιση των δύο ελασμάτων.
• Κριτήριο: σωστή απόδοση απλής έναντι διπλής σειράς και των αποστάσεων \( t \), \( e \), \( e_1 \).
• Κριτήριο: λοξότμηση 70° και, στη στερεοστεγανή, η ραφή a = 2 mm.
• Απαιτούνται τα σχ. 5.1α-5.1δ του βιβλίου (σελ. 220) για τη γεωμετρία των κεφαλών και τη διάταξη.