I. Wstępne obliczenia

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "I. Wstępne obliczenia"

Seweryna Agata Szczepaniak
7 lat temu
Przeglądów:

1 I. Wstępne obliczenia Dla złącza gwintowego narażonego na rozciąganie ze skręcaniem: 0,65 0,85 Przyjmuję 0,70 4 0,7 0,7 0,7 A- pole powierzchni przekroju poprzecznego rdzenia śruby 1,9 2,9 Q=6,3kN 13,546 Zakładam śrubę stalową z materiału o klasie własności mechanicznych 4.8. Z normy PN-892/M-82054/03 odczytuję dla materiału o tej klasie granicę plastyczności 320. Zbliżoną wartością granicy plastyczności charakteryzuje się Stal 40 (PN-93/H 84019). Zakładam współczynnik bezpieczeństwa 2, ,8 Obliczam średnicę rdzenia gwintu d3 śruby oczkowej: ,7 0, ,025 Z normy PN-83/M przyjmuję najbliższy większy gwint metryczny zwykły M16 który spełnia warunek 13,546 10,025 Pozostałe wymiary charakterystyczne odczytuję z normy PN-83/M D1=d1=13,835mm D2=d2=14,701mm D=d=16,000mm h=p=2,0 mm (skok gwintu) α=60 (kąt rozwarcia zarysu gwintu) 320 2, ,025 d1=13,835mm d2=14,701mm d=16,000mm h=2,0 mm α=60 2

Zbliżoną wartością granicy plastyczności charakteryzuje się Stal 40 (PN-93/H 84019).

2 Q=6,3kN 13,546 II. Sprawdzenie przyjętych założeń i obliczeń wstępnych ,71 13,546 43,71 d2=14,701mm h= 2,0 mm α=60 αr= α/2=30 Przyjmuję µ=0,2 0,5 2 0, ,701 0,2 0,2309 cos cos 30 2, ,48 0,2769 kąt nachylenia linii śrubowej pozorny kąt tarcia współczynnik tarcia kąt rozwarcia zarysu gwintu kąt roboczy gwintu (dla gwintu metrycznego) Obliczam moment skręcający Ms: 0, ,701 0, ,72 12,822 0,0433 2,48 0, , , ,822 13,546 Obliczam przewidywane naprężenie skręcające śruby oczkowej: ,822 13,546 26,27 10 Naprężenia zastępcze w rdzeniu śruby obliczam według hipotezy Hubera: 3 43, ,27 63,09 Warunek wytrzymałościowy dla trzpienia śruby wykonanej ze stali w klasie własności mechanicznych 5.8 (Stal 60) jest spełniony albowiem: 63, ,27 63,09 3

kąt nachylenia linii śrubowej pozorny kąt tarcia współczynnik tarcia kąt rozwarcia zarysu gwintu kąt roboczy gwintu (dla gwintu metrycznego) Obliczam moment skręcający Ms: 0,5 6300 14,701 0,2769

3 320 2,8 Przewidywany współczynnik bezpieczeństwa dla nagwintowanej części trzpienia śruby oczkowej M16 wynosi: , A zatem założenie Xe założ < Xe przewid. jest spełnione.. 2,807 III. Obliczenie długości gwintu nakrętki Zgodnie z zaleceniem PN-57/M przyjmuję, że nakrętka napinająca będzie wykonana ze stali St3S Warunek wytrzymałościowy na docisk powierzchniowy pomiędzy zwojami gwintu śruby i nakrętki: przewidywane naciski powierzchniowe na styku zwojów gwintu śruby i nakrętki dopuszczalny nacisk na powierzchni roboczej gwintu nominalna powierzchnia styku nakrętki ze śrubą Wymagana wysokość (długość) nagwintowanej części nakrętki wynosi: Q=6,3kN d=16,000mm D1=13,835mm h= 2,0 mm , , ,41 12,41 4

Obliczenie długości gwintu nakrętki Zgodnie z zaleceniem PN-57/M-82269 przyjmuję, że nakrętka napinająca będzie wykonana ze stali St3S Warunek wytrzymałościowy na docisk powierzchniowy

4 Obliczam wymaganą liczbę zwojów czynnych dla bezpiecznego przenoszenia siły Q: 12, ó Do obliczonej liczby zwojów czynnych należy dodać zwoje bierne (tzn. końcowe, które nie posiadają pełnej wytrzymałości) 6 ó ó Dla 8; wymagana długość gwintu wynosi: Wg normy PN-57/M nakrętka napinająca otwarta z gwintem M16 posiada gwint o długości 20mm. Tak wiec, nakrętka napinająca otwarta z gwintem M16 wytrzyma zadane obciążenie. IV. Dobór długości l śruby oczkowej M16 Długość gwintu nakrętki napinającej otwartej obliczam na podstawie parametrów geometrycznych śruby oczkowej oraz nakrętki napinającej otwartej. Wymagany skok mechanizmu obliczam ze wzoru: natomiast graniczne wartości wymiary h wyniosą: długość nakrętki napinającej otwartej długość śruby oczkowej wymagana długość wkręcenia śruby w nakrętkę wymagana długość gwintu naciętego na śrubie oczkowej Obliczam wymagany skok: ,5 42,5 5

długości 20mm. Tak wiec, nakrętka napinająca otwarta z gwintem M16 wytrzyma zadane obciążenie. IV.

5 Wymagany skok mechanizmu 25 Przyjmuję , Przewidywany skok mechanizmu jest taki sam jak wymagany, co można przyjąć do dalszych obliczeń V. Naprężenia rozciągające w uchu śruby oczkowej Zakładam, że przekrój niebezpieczny ucha będzie usytuowany w miejscu zaznaczonym płaszczyzna tnącą A-A (rys. 1.) Pole powierzchni przekroju oznaczam symbolem A Warunek wytrzymałościowy ucha śruby na rozciąganie: 266 Q=6,3kN ,68 Porównuję prognozowana wartość naprężeń rozciągających z dopuszczalna wartością : 23, Warunek wytrzymałościowy ucha śruby oczkowej jest spełniony. 23,68 VI. Sprawdzenie docisku powierzchniowego pomiędzy uchem śruby oczkowej a sworzniem Rzut wewnętrznej powierzchni ucha narażonej na dociski powierzchniowe wynosi: ,

28 14 19 266 Warunek wytrzymałościowy ucha śruby na rozciąganie: 266 Q=6,3kN 266 114 6300 266 23,68 Porównuję prognozowana wartość naprężeń rozciągających z dopuszczalna wartością : 23,68 114 Warunek

6 6,3 Warunek wytrzymałościowy na dociski powierzchniowe: ,25 Dla stali o klasie 4.8 przyjmuje 114 0,25 0, ,5 28, ,5 Warunek wytrzymałościowy jest zachowany. VII. Sprawdzanie warunku wytrzymałościowego sworznia na zginanie Zakładam, że sworzeń będzie luźno pasowany z uchem i widełkami. Warunek wytrzymałościowy sworznia na zginanie: 0,5 Zakładam 0,5 0, grubość jednej odnogi widełek szerokość ucha śruby środkowej Wskaźnik wytrzymałościowy sworznia na zginanie: 32 gdzie średnica sworznia równa średnicy otworu w łbie śruby 7

Sprawdzanie warunku wytrzymałościowego sworznia na zginanie Zakładam, że sworzeń będzie luźno pasowany z uchem i widełkami.

7 6, , , ,08 Zakładam, że sworzeń będzie wykonany ze stali 25. 1,19 1, , ,8 111, Warunek wytrzymałościowy na zginanie jest spełniony. 111, VIII. Obliczenie i dobór długości sworznia Zakładam sworzeń o średnicy 14 Wymagana długość roboczej części sworznia: 2 2 szerokość jednej odnogi widełek minimalny luz poosiowy (przyjmuje =0,5mm zalecana wartość wg PN-63/M-83000) grubość podkładki dobrana wg PN-90/M średnica zawleczki wg PN-76/M średnica otworu zawleczkowego wg PN-90/M minimalna odległość otworu zawleczkowego od końca sworznia dobrana wg PN-90/M , , ,5 Z normy PN-90/M dobieram najbliższą większą długość sworznia spełniającą warunek: 49,5 49,5 Dla średnicy 14 dobieram sworzeń o długości 50 Wymagana grubość widełek wynosi:

Obliczenie i dobór długości sworznia Zakładam sworzeń o średnicy 14 Wymagana długość roboczej części sworznia: 2 2 szerokość jednej odnogi widełek minimalny luz poosiowy (przyjmuje =0,5mm zalecana

8 IX. Dobór podkładki do sworznia 14 Do sworznia o średnicy 14 dobieram podkładkę wg PN-90/M o średnicy wewnętrznej 14, średnicy zewnętrznej 24 i grubości 3. Materiał podkładki St3S Materiał St3S 14 4 X. Dobór zawleczki do sworznia Do sworznia o średnicy 14 dobieram zawleczkę wg PN-90/M przy czym średnica umowna zawleczki została przyjęta jako równa średnicy otworu w sworzniu, czyli 4. Ze względu na konieczność rozgięcia końców zawleczki, długość zawleczki przyjmuję znacznie większą od średnicy sworznia, czyli 28. Materiał zawleczki St2S Materiał St2S XI. Sprawdzenie wartości docisku powierzchniowego pomiędzy widełkami a sworzniem 6,3 0,5 14 2,8 285 Zakładam, że widełki będą wykonane ze stali St5 o grubości nie większej niż 40mm , , ,5 0,25 0,25 0, ,44 2,8 23,68 25,44 23,68 25,44 Warunek na dociski powierzchniowe jest spełniony. 9

Dobór zawleczki do sworznia Do sworznia o średnicy 14 dobieram zawleczkę wg PN-90/M-82001 przy czym średnica umowna zawleczki została przyjęta jako równa średnicy otworu w sworzniu, czyli 4.

9 XII. Obliczenie szerokości widełek Szerokość widełek obliczam z warunku wytrzymałościowego na rozciąganie: 285 2,8 gdzie pole powierzchni przekroju poprzecznego widełek ,78 2,8 gdzie średnica otworu dla sworznia 101,78 6,3 0, ,25 101,78 19 Ze względów wytrzymałościowych i konstrukcyjnych (działanie naprężeń skręcających, średnicę podkładki i długość zawleczki) przyjmuje 30. Przewiduję, że widełki będą wykonane ze stali St7 w formie walcowanego pręta o przekroju kwadratowym. Dla uzyskania wymiaru poprzecznego widełek 38 wybrałem pręt o przekroju kwadratowym o wymiarach 40x40mm wg PN-72/H Dla uzyskania wymaganych wymiarów poprzecznych widełek można zastosować obróbkę skrawaniem. 30 XIII. Obliczenia spoin łączących widełki z płytą mocującą 63, kat nachylenia liny Obliczenie wartości składowych (, siły Q napinającej linę Zakładam wartości wymiarów spoin pachwinowych stosownie do grubości g i szerokości h widełek

przyjmuje 30. Przewiduję, że widełki będą wykonane ze stali St7 w formie walcowanego pręta o przekroju kwadratowym.

10 Do obliczeń przyjmuję, że grubość spoiny: 0,7 gdzie grubość cieńszego elementu przeznaczonego do spawania, czyli np. płaskownika 9, ,53 0,53 9,5 5 Długość obliczeniowa każdej spoiny będzie pomniejszona o tzw. kratery. Średnicę tych kraterów przyjmuje się równą grubości obliczeniowej spoiny. Dlatego przyjmuję następującą czynną długość każdej spoiny: Do obliczeń przyjmuje pole powierzchni przekroju niebezpiecznego jednej spoiny w kształcie prostokąta o wymiarach: długość 30mm, szerokość Obliczenie wartości prognozowanych naprężeń w spoinach pachwinowych, które będą łączyć płaskowniki i płytę. Zakładam, że spoiny (dwie) będą usytuowane tylko po jednej stronie każdego płaskownika. Obliczam naprężenia zginające: moment gnący powodujący naprężenia zginające w spoinie wskaźnik wytrzymałościowy przy zginaniu przekroju obliczeniowego jednej spoiny; przekrój obliczeniowy przyjmuje w kształcie prostokąta o wymiarach 2 ; w tym przypadku osią obojętną jest oś y ramię działania siły, która powoduje naprężenia zginające w spoinie

Dlatego przyjmuję następującą czynną długość każdej spoiny: 2 40 2 5 30 Do obliczeń przyjmuje pole powierzchni przekroju niebezpiecznego jednej spoiny w kształcie prostokąta o wymiarach: długość

11 Obliczam przewidywane naprężenia w spoinie: , gdzie pole powierzchni przekroju niebezpiecznego jednej spoiny podczas rozciągania. Obliczam przewidywane naprężenia ścinające w spoinie: Obliczam naprężenia zastępcze: , ,18 10, ,18 10, , , 5 83,19 83,19 Warunek wytrzymałościowy dla spoiny pachwinowej: przewidywane naprężenia zastępcze w spoinie, naprężenia dopuszczalne dla spoiny przy ścinaniu 275 2,8 98,2 0,65 Płyty i płaskowniki wykonano ze stali St4S. Dla tej stali o grubości nie większej niż 16mm dopuszczalne naprężenie na rozciąganie wynosi ,2 2,8 Obliczam naprężenia dopuszczalne dla spoiny przy ścinaniu: 0,65 98,2 63,8 83,19 63,8 98,2 63,8 12

wytrzymałościowy dla spoiny pachwinowej: przewidywane naprężenia zastępcze w spoinie, naprężenia dopuszczalne dla spoiny przy ścinaniu 275 2,8 98,2 0,65 Płyty i płaskowniki wykonano ze

12 Ponieważ warunek wytrzymałości nie został spełniony, zakładam, że spoiny będą ułożone po obu stronach każdego płaskownika. cztery spoiny Przewidywane naprężenia zginające w każdej spoinie: , , Obliczam przewidywane naprężenia rozciągające w spoinie: ,5 9,09 5, , Obliczam przewidywane naprężenia ścinające w spoinie: , Przewidywane naprężenia zastępcze według hipotezy Hubera: 31,5 9,09 3 5,25 41,59 41,59 63,8 Warunek wytrzymałości dla spoiny został spełniony, zatem można zastosować połączenie spawane do połączenia płaskowników z płytą w celu wykonania zaczepu naziemnego. Wymagane są cztery spoiny o grubości 5, ułożone po każdej stronie płaskownika. 9,09 5,25 41,59 13

40 31,5 9,09 5,25 5456 9,09 4 5 30 Obliczam przewidywane naprężenia ścinające w spoinie: 4 4 2 3150 5,25 4 5 30 Przewidywane naprężenia zastępcze według hipotezy Hubera: 31,5 9,09 3 5,25 41,59

13 6,3 9,5 14 2, Sprawdzenie wartości docisku powierzchniowego pomiędzy zaczepem naziemnym a sworzniem Zakładam, że zaczep naziemny będzie wykonany ze stali St4S o grubości nie większej niż 16mm , , ,5 0,25 0,25 0, ,55 2,8 23,68 24,55 23,68 24,55 Warunek na dociski powierzchniowe jest spełniony. 14

sworzniem Zakładam, że zaczep naziemny będzie wykonany ze stali St4S o grubości nie

Podobne dokumenty

ŚRUBOWY MECHANIZM NACIĄGOWY

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. St. Staszica w Krakowie Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn ŚRUBOWY MECHANIZM NACIĄGOWY Założenia projektowe: - urządzenie