Design of Machine Elements MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Design of Machine Elements - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

थकान परीक्षण और S-N वक्र

परिभाषा: थकान परीक्षण एक विधि है जिसका उपयोग चक्रीय भार स्थितियों के तहत किसी पदार्थ के स्थायित्व और जीवनकाल का निर्धारण करने के लिए किया जाता है। यह भविष्यवाणी करने में महत्वपूर्ण है कि समय के साथ बार-बार होने वाले प्रतिबल या विकृति के अधीन होने पर कोई पदार्थ कैसे व्यवहार करेगा। S-N वक्र, जिसे वोहलर वक्र के रूप में भी जाना जाता है, एक चित्रमय निरूपण है जो प्रतिबल आयाम (S) और विफलता के चक्रों की संख्या (N) के बीच संबंध को दर्शाता है।

कार्य सिद्धांत: थकान परीक्षण के दौरान, एक नमूना सामग्री को विफलता होने तक बार-बार चक्रीय भार के अधीन किया जाता है। प्रतिबल आयाम और विफलता के चक्रों की संख्या दर्ज की जाती है। इस डेटा का उपयोग तब S-N वक्र को आलेखित करने के लिए किया जाता है, जहाँ x-अक्ष लघुगणकीय पैमाने पर विफलता के चक्रों की संख्या (N) का प्रतिनिधित्व करता है, और y-अक्ष प्रतिबल आयाम (S) का प्रतिनिधित्व करता है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: चक्रों की संख्या और प्रतिबल आयाम

यह विकल्प थकान परीक्षण में S-N वक्र का सही वर्णन करता है। S-N वक्र विफलता के चक्रों की संख्या (N) और प्रतिबल आयाम (S) के बीच संबंध को दर्शाता है। वक्र आम तौर पर प्रदर्शित करता है कि सामग्री की सहनशीलता सीमा या थकान सीमा कैसे निर्धारित की जाती है, जो वह प्रतिबल स्तर है जिसके नीचे सामग्री विफल हुए बिना अनंत संख्या में चक्रों को सहन कर सकती है।

S-N वक्र इंजीनियरों और डिजाइनरों के लिए सामग्री के थकान व्यवहार को समझने और मोटर वाहन, एयरोस्पेस और संरचनात्मक इंजीनियरिंग जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में चक्रीय भार के अधीन घटकों की विश्वसनीयता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

संकल्पना:

• चालक शाफ्ट की गति, $N_1=80\text{rpm}$
• संचालित शाफ्ट की गति, $N_2=150\text{rpm}$
• चालक पुली का व्यास, $D_1=600\text{mm}$
• बेल्ट की मोटाई, $t=5\text{mm}$

चरण 1: प्रभावी व्यास में बेल्ट की मोटाई को ध्यान में रखना

प्रभावी व्यास बेल्ट की मोटाई से बढ़ जाता है:

$D_{\text{eff1}}=D_1+t=600+5=605\text{mm}$

मान लीजिये कि संचालित पुली का प्रभावी व्यास $D_{\text{eff2}}=D_2+t$ है।

चरण 2: बेल्ट परिचालन के लिए गति अनुपात सूत्र लागू करना

गति अनुपात प्रभावी व्यास के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

$\frac{N_2}{N_1}=\frac{D_{\text{eff 1}}}{D_{\text{eff 2}}}$

$\frac{150}{80}=\frac{605}{D_2+5}$

$D_2+5=\frac{605\times 80}{150}$

$D_2+5=322.67\text{mm}$

$D_2=322.67-5=317.67\text{mm}$

संकल्पना:

दोनों तरफ प्रभावी और एकसमान घर्षण मानते हुए एकल प्लेट क्लच के लिए, प्रेषित बलाघूर्ण है:

$T=2\times \mu \times W\times \frac{R_o+R_i}{2}$

दिया गया है:

$W=1000N$, $R_i=0.10m$, $R_o=0.15m$, $\mu =0.5$

गणना:

$T=2\times 0.5\times 1000\times \frac{0.15+0.10}{2}=1000\times 0.125=125\text{N·m}$

संकल्पना:

स्क्रू जैक की अधिकतम दक्षता तब होती है जब कुंडल कोण α होता है

$\alpha ={45}^{\circ }-\frac{\varphi }{2}$

नोट:

यदि घर्षण कोण कुंडल कोण से अधिक है, तो भार को कम करने के लिए आवश्यक बलाघूर्ण धनात्मक होगा, यह दर्शाता है कि भार को कम करने के लिए एक प्रयास लगाया जाता है। ऐसे स्क्रू को स्व-लॉकिंग स्क्रू के रूप में जाना जाता है।

Additional Information

स्क्रू जैक

• एक स्क्रू जैक एक पोर्टेबल उपकरण है जिसमें भार को ऊपर या नीचे उठाने के लिए उपयोग की जाने वाली स्क्रू क्रियाविधि होती है। जैक द्रवीय और यांत्रिक दो प्रकार के होते हैं
• एक द्रवीय जैक में एक सिलेंडर और पिस्टन तंत्र होता है। पिस्टन रॉड की गति का उपयोग भार को ऊपर या नीचे उठाने के लिए किया जाता है।
• यांत्रिक जैक या तो हाथ से संचालित या शक्ति चालित हो सकता है

स्क्रू जैक की अधिकतम दक्षता है:

$\eta =\frac{1-sin\varphi }{1+sin\varphi }$

व्याख्या:

स्पर्शी गियर में दांत का फलक

• स्पर्शी गियर के संदर्भ में, दांत का "फलक" दांत की उस सतह को संदर्भित करता है जो पिच वृत्त और ऊपरी भूमि के बीच स्थित होती है। यह परिभाषा गियर दांतों की ज्यामिति और यांत्रिक प्रणालियों में गति और शक्ति संचारित करने में उनकी भूमिका को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।
• स्पर्शी गियर में दांत के फलक को विशेष रूप से दांत के प्रोफ़ाइल के उस भाग के रूप में परिभाषित किया गया है जो पिच वृत्त से ऊपरी भूमि तक फैला होता है। पिच वृत्त एक काल्पनिक वृत्त है जो प्रभावी व्यास का प्रतिनिधित्व करता है जिस पर गियर के दांत मिलान गियर के साथ जुड़ते हैं। दूसरी ओर, ऊपरी भूमि, दांत के शीर्ष पर सपाट या थोड़ी गोल सतह होती है। गियर के जुड़ने के दौरान दांत का फलक एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह संपर्क सतह का हिस्सा है जहाँ शक्ति संचारण होता है।

गियर दांत शब्दावली की व्याख्या:

• पिच वृत्त: पिच वृत्त एक काल्पनिक वृत्त है जो गियर के आकार को परिभाषित करता है। यह वह वृत्त है जहाँ दो मिलान गियर के दांत संपर्क करते हैं और प्रभावी रूप से गति और बल संचारित करते हैं। यह वृत्त गियर प्रणालियों में गियर अनुपात और गति अनुपात निर्धारित करने में मौलिक है।
• ऊपरी भूमि: ऊपरी भूमि गियर दांत के शीर्ष पर सपाट या गोल सतह होती है। यह दांत प्रोफ़ाइल का उच्चतम बिंदु है और मिलान गियर दांतों के साथ जुड़ाव में शामिल नहीं है।
• फलक: दांत का फलक दांत प्रोफ़ाइल का वह भाग है जो पिच वृत्त से ऊपरी भूमि तक फैला होता है। यह सतह गियर प्रणाली के संचालन के दौरान मिलान गियर दांतों के साथ संपर्क करती है।

फलक का महत्व:

• दांत का फलक शक्ति संचारण में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह जुड़ाव के दौरान मिलान गियर के दांतों के साथ संपर्क करता है।
• सतह की खत्म, आकार और फलक की सटीकता सीधे गियर प्रणाली की दक्षता, शोर और घिसाव की विशेषताओं को प्रभावित करती है।
• फलक का उचित डिज़ाइन और निर्माण गियर प्रणाली के सुचारू और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करता है, विफलता या अत्यधिक घिसाव की संभावना को कम करता है।

वर्णन:

वर्णन:

वी-बेल्ट:

• वी बेल्ट शक्ति संचारित करने के लिए कपड़े की रस्सियों के साथ रबर का बना होता है और यह एक सुरक्षात्मक परत से आवृत्त होता है। 
• रस्सियाँ चालक से चालन पुली तक बल संचारित करती है, जिससे शक्ति संचारित होती है। 
• वी बेल्ट का प्रयोग व्यापक रूप से उनकी शक्ति प्रसारण क्षमता के कारण उद्योग और स्वचालित वाहनों में किया जाता है। 
• बेल्ट के पत्ती की तरह वाली आकृति पुली के साथ संपर्क के क्षेत्रफल को बढ़ाती है जिससे घर्षण अधिक बढ़ता है, जो इसे फिसलन के बिना अधिक शक्ति का वहन करने में सक्षम बनाती है। 

वी बेल्ट वाला अनुप्रस्थ-काट

• A, B, C, D, और E नामक वी बेल्ट वाले अनुप्रस्थ काट के विभिन्न प्रकार हैं (बेल्ट की चौड़ाई के आधार पर)। 
• ये बेल्ट निर्माताओं द्वारा निर्मित मानक आकार हैं। 

• जैसे-जैसे हम A से E तक बढ़ते हैं, वी बेल्ट चालक द्वारा प्रसारित शक्ति बढ़ती है। इसलिए E - प्रकार वाले अनुप्रस्थ काट के साथ वी-बेल्ट चालक का प्रयोग भारी कर्तव्य मशीन में किया जाता है।

Additional Information

वी बेल्ट को समतल बेल्ट की तुलना में अधिक वरीयता दी जाती है, जिसके कारण निम्न हैं। 

• संचारित शक्ति खांचेदार पुली में किलक क्रिया के कारण अधिक होती है।
• उच्चतम वेग अनुपात (10 तक) प्राप्त किया जा सकता है। 
• वी-बेल्ट चालक अधिक जटिल, स्थिर, और आघात अवशोषक होता है। 
• वी बेल्ट चालक धनात्मक होता है क्योंकि फिसलन नगण्य होता है। 
• साफ़ और किसी भी स्नेहन की आवश्यकता नहीं होती है। 
• वे 94 - 98 % दक्षता के औसत के साथ दक्ष-प्रदर्शन वाले होते हैं। 

स्पष्टीकरण:

क्लच:

क्लच एक यांत्रिक उपकरण है जो प्रचालक की इच्छा से शक्ति पारेषण प्रणाली के शेष हिस्से से शक्ति के स्रोत को जोड़ने या वियोजित करने के लिए उपयोग किया जाता है। क्लच डिजाइन ने दो सिद्धांतों की मदद ली, जो निम्नानुसार हैं।

स्पष्टीकरण:

बेअरिंग और जर्नल के बीच स्नेहक की मोटाई परत के अनुसार स्लाइडिंग संपर्क बेअरिंग निम्नानुसार हैं।

व्याख्या:

पुली का क्राउनन​

• एक समतल बेल्ट चालन के पुली की रिम पुली से बेल्ट को फिसलने से रोकने के लिए थोड़ा उठा होता है। 
• क्राउनन एक शंक्वाकार सतह या उत्तल सतह के रूप में हो सकता है। 
• सामान्यतौर पर यदि पुली दो बराबर शंकु या उत्तल सतह का बना होता है, तो बेल्ट में ढलान से उछलने की प्रवृत्ति होगी और पुली के मध्य-तल पर इसके केंद्रीय-रेखा के साथ संचालित होगा।

​

बेल्ट ड्राइव

• बेल्ट ड्राइव शक्ति संचरण का सबसे आम तरीका है।
• बेल्ट चमड़े, सूती, रबड़ और सिंथेटिक सामग्री से बने होते हैं।

बेल्ट पांच प्रकार के होते हैं:

1. चपटे बेल्ट
2. V - बेल्ट और बहु V - बेल्ट
3. रिब्ड बेल्ट
4. टूथ या टाइमिंग बेल्ट

V - बेल्ट ड्राइव

• V - बेल्ट ड्राइव का उपयोग आमतौर पर तब किया जाता है जब शाफ्ट के बीच की दूरी फ्लैट बेल्ट ड्राइव के लिए बहुत कम होती है।
• बेल्ट और खांचे के किनारे घिरनी में होने वाले वेज की कार्रवाई के कारण, V बेल्ट के फिसलने की संभावना कम होती है, इसलिए अधिक शक्ति का संचरण किया जा सकता है।

वी-बेल्ट ड्राइव के लाभ

• यह संक्षिप्त होता है, इसलिए सीमित स्थान में इसकी स्थापना संभव है
• इसका उपयोग तब किया जाता है जब ड्राइव और संचालित घिरनी के बीच केंद्रीय दूरी कम होती है।
• कम कंपन और शोर
• भार में उतार चढ़ाव के विरुद्ध मोटर की रक्षा करता है और इसे अधिकता से बचाता है आसान प्रतिस्थापन और रखरखाव

संकल्पना:

वॉशर:

• वॉशर एक छिद्र (विशेष रूप से मध्य में) वाला एक पतला प्लेट (विशेष रूप से डिस्क-की आकृति का) होता है जिसका उपयोग सामान्यतौर पर स्क्रू या नट जैसे एक चूड़ीकृत कीलक के भार को वितरित करने के लिए किया जाता है।
• वॉशर का उपयोग एक बड़े क्षेत्र पर क्लैंपिंग दबाव को वितरित करने और सतह की खराबी को रोकने के लिए किया जाता हैं। वे बोल्ट शीर्ष और नट के लिए एक संवर्धित बेयरिंग सतह भी प्रदान करते हैं।

वॉशर के प्रकार:

आरेख: लॉक वॉशर

धारणा:

जब घर्षण बल ब्रेक लगाने में लागू बल की मदद करता है तो इस प्रकार के ब्रेक को स्वयं सक्रिय ब्रेक कहा जाता है।

स्वयं सक्रिय ब्रेक वह है जिसमें Fr के कारण बलाघूर्ण F के कारण बलाघूर्ण को समर्थित करता है।

गणना:

F के कारण बलाघूर्ण दक्षिणावर्त है। F_r = μRN के कारण बलाघूर्ण दक्षिणावर्त है। तो, यह एक स्वयं सक्रिय ब्रेक है।

दक्षिणावर्त दिशा पर विचार करें

∑M_pivot = 0

F × ℓ - R_N × a + μ R_N × b = 0

जब पहिया एक दक्षिणावर्त दिशा में घूमता है तो हम देख सकते हैं कि घर्षण ब्रेक लगाने में लागू बल की मदद कर रहा है। इसलिए इसे स्वयं सक्रिय ब्रेक कहा जाता है।

वर्णन:

प्रतिबल एकाग्रता का अपचयन:

हालाँकि प्रतिबल एकाग्रता के प्रभाव को पूर्ण रूप से हटाना संभव नहीं है, लेकिन प्रतिबल एकाग्रता को कम करने की विधियां हैं। वे निम्न हैं:

तनाव सदस्य में अतिरिक्त कटाव और छिद्र:

एकल कटाव के परिणामस्वरूप प्रतिबल एकाग्रता की उच्च डिग्री होती है। प्रभाव को तीन विधियों द्वारा कम किया जाता है:

• कई कटाव का प्रयोग 
• अतिरिक्त छिद्रों को ड्रिल करना 
• अवांछनीय पदार्थ का निष्कासन

वंकन में सदस्यों के लिए पट्टिका त्रिज्या, अध:कर्तन और कटाव:

शाफ़्ट में ड्रिल किये गए अतिरिक्त छिद्र:

वॉशर का संयोजन:

साधारण वॉशर पतले कुंडलाकार आकृति वाले धात्विक डिस्क होते हैं। इसका कार्य निम्न हैं:

• क्लैंप किये गए भागों की सतह के बड़े क्षेत्रफल पर भार को वितरित करना। 
• यह बड़े निकासी छिद्रों पर बेयरिंग सतह प्रदान करता है। 

व्याख्या:

वर्ग और समलम्ब चूड़ी सामान्यतौर उपयोग किए जाने वाली चूड़ी हैं।

वर्गाकार चूड़ी: इस चूड़ी में फ्लैंक चूड़ी के अक्ष के लंबवत होते हैं। इसका उपयोग गति या शक्ति को प्रेषित करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए फ्लाई प्रेस, पेंच जैक, वाइस हैंडल, क्रॉस-स्लाइड और यौगिक सर्पी इत्यादि।

समलम्ब चूड़ी: इन चूड़ी में एक प्रोफ़ाइल होता है जो ना तो वर्गाकार और ना ही V चूड़ी रूप में होता है और यह समलम्ब का एक रूप होता है। समलम्ब चूड़ी के विभिन्न रूप एक्मे चूड़ी, बटरेस चूड़ी, सॉ-टूथ चूड़ी, वार्म चूड़ी हैं

• एक्मे चूड़ी: इसमें 29° का एक समाविष्ट कोण होता है। इन्हें खराद लीड पेंच में उपयोग किया जाता है।
• सहायक चूड़ी: इस चूड़ी में एक फ्लैंक चूड़ी के अक्ष के लंबवत होता है और अन्य फ्लैंक 45° पर होता है। इन चूड़ी का उपयोग पॉवर प्रेस, बढ़ईगीरी वाईस, बंदूक ब्रीच, शाफ़्ट आदि में किया जाता है।
• जोड़ चूड़ी: जोड़ चूड़ी का आकार समलम्ब नहीं होता है, लेकिन यह एक गोलाकार में होता है। इसके अनुप्रयोग सीमित होते हैं। इसका उपयोग वाल्व स्पिंडल, रेलवे कैरिज युग्मन, नली संपर्क इत्यादि के लिए किया जाता है।