Akademia Górniczo-Hutnicza
im. St. Staszica w Krakowie
Podstawy konstrukcji maszyn 1
PROJEKT NR 3
Naciąg śrubowy.
Projekt wykonał:
Mateusz Cisło
Rok II
Grupa 2
1. Temat projektu.
Wykonać obliczenia oraz rysunek złożeniowy przedstawionego szkicu zespołu połączeń: śrubowych i sworzniowego.
|
|||
2. Dekompozycja węzłów.
2.1. Węzeł I - połączenie śrubowe zaciskowe.
|
|||
2.2. Węzeł II - połączenie sworzniowe.
2.3. Węzeł III - połączenie śrubowe.
|
|||
3. Założenia do projektu.
3.1. Funkcjonalne.
Zespół elementów przenosi obciążenie poprzez połączenie zaciskowe cierne śrubowe, połączenie sworzniowe, połączenie gwintowe śruby rzymskiej ze śruby oczkowej na dwa kątowniki.
3.2. Elementy znormalizowane.
|
|||
4. Mechanika obciążeń - węzeł III - połączenie śrubowe.
|
|||
αr=45o
Q=1,6kN
P=1mm
μ=0,2
d1=12mm d2=14mm d=6mm D=18mm
Q=1600N
MC=2,98Nm Ks=210 MPa
MC=2,98Nm
e=142,5mm MC=2,98Nm
R1=300N
|
4.1. Rozwiązanie konstrukcyjne.
4.2. Obliczenie średnicy śrub i całkowitego momentu skręcającego.
⇒ Zależności do obliczeń.
MC - moment całkowity działający na śrubę. MS - moment skręcający działający na śrubę.
d2 - średnica podziałowa gwintu; d1 - średnica wewnętrzna gwintu zewnętrznego;
kr - dopuszczalne naprężenia na rozciąganie; Xe - współczynnik bezpieczeństwa; Re - granica plastyczności;
P - skok gwintu; μ` - pozorny kąt tarcia;
⇒ Zakładam śrubę z klasy wytrzymałości 5.8; wyznaczam jej średnicę z warunku wytrzymałości na rozciąganie.
wg PN-70/M-02013 dobieram gwint metryczny o średnicy znamionowej 6mm dla którego odczytuje:
⇒ Obliczam całkowity moment skręcający.
⇒ Dobieram śrubę dwustronną. Śrubę dwustronną dobiorę z PN-77/M-82164. Średnica znamionowa gwintu - 16mm; M16 - śruba dwustronna średnio dokładna o własnościach mechanicznych 5.8;
⇒ Dobieram śrubę oczkową. Śrubę oczkową dobieram z PN-77/M-82425. Śruba oczkowa M6x40-5.8-II.
Zakres działania naciągu będzie zdeterminowany przez długość b śruby oczkowej. W celu zwiększenia zakresu można dobrać dłuższą śrubę oczkową i nagwintować ją na żądaną długość. Wiąże się to też ze zmiana śruby dwustronnej.
⇒ Dobieram śrubę dwustronną. Śrubę dwustronną dobiorę z PN-77/M-82164.
Śruba dwustronna
4.3. Obliczenie i dobór nakrętki.
⇒ Założenie konstrukcyjne. Możliwe są trzy warianty rozwiązania konstrukcyjnego tego elementu:
Wariant 1 wymaga największego wkładu pracy przy wykonywaniu. Wymaga dodatkowego wkładu pracy na obliczenie spoin. Wariant 2 i 3 wiąże się z użyciem gotowych, znormalizowanych elementów.
⇒ Dobór nakrętki napinającej (wariant 2). Dobieram nakrętkę napinającą z PN-57/M-82269.
Nakrętka napinająca M6; Materiał: rury stalowe bez szwu ( PN-73/H-74240 ) ze stali R35;
⇒ Dla stali R35
⇒ Sprawdzam nakrętkę napinającą z warunku wytrzymałości na rozciąganie. ⇒ Dla części nagwintowanej - przekrój A-A:
⇒ Dla części środkowej - przekrój B-B:
⇒ Sprawdzam na rozciąganie przekrój A2:
Nakrętka przeniesie naprężenia rozciągające.
⇒ Sprawdzam nakrętkę na skręcanie w przekroju A2:
Nakrętka przeniesie naprężenia skręcające.
4.4. Obliczam trzpień służący do regulacji naciągu.
⇒ Obliczam długość trzpienia potrzebną do uzyskania pożądanego momentu s.
Pr - siła jaką możemy wywrzeć ręką (wartość przybliżona, umowna); R - konieczna długość trzpienia (mierząc od osi obrotu nakrętki);
Wynika stąd, iż potrzebne jest bardzo krótkie ramię. Przyjmuję więc jego długość L=150mm.
⇒ Dobieram rodzaj trzpienia. Pręt stalowy ciągniony okrągły z PN-72/H-93208 , o średnicy d3=6mm; Stali konstrukcyjnej bez obróbki cieplnej.
⇒ Obliczam trzpień z warunku wytrzymałości na zginanie oraz siłę potrzebną do regulacji naciągu.
e - ramię momentu wywieranego ręką podczas obrotu nakrętki napinającej;
Zakładam
⇒ Maksymalne naprężenia zginające w przekroju trzpienia B (rys powyżej).
⇒ Maksymalne naprężenia tnące w przekroju trzpienia B (rys powyżej).
⇒ Dobieram materiał trzpienia. Materiał: stal niestopowa konstrukcyjna zwykłej jakości St3S,
dla której:
⇒ Sprawdzam nakrętkę napinającą na docisk.
4.5. Projekt widełek.
⇒ Rozwiązanie konstrukcyjne - jak na rysunku powyżej; ⇒ Materia: pręt stalowy walcowany okrągły wg PN-72/H-93200 ⇒ Średnica zostanie dobrana po obliczeniu połączenia sworzniowego, ze względu na konieczność sprawdzenia elementu z warunku wytrzymałości na rozciąganie. |
d2=4,02mm
MC=2,98Nm
A1=125,6mm2
A2=105,3mm2
R=24mm
L=150mm
P`=30N R1=300N R2=270N
|
|
5. Mechanika obciążeń - węzeł II - połączenie sworzniowe.
|
|||
l1=6mm l2=3mm Q=1,6kN
gb=12mm gp=3mm
Kd=96MPa Q=1,6kN
d=0,006m g=0,006m kr=120MPa
Q=1600N lskr=9mm |
5.1. Założenia konstrukcyjne.
⇒ Zakładam materiał blachy ucha i widełek - stal węglowa zwykłej jakości St4,
dla której ⇒ Przyjmuje grubość blachy do wykonania ucha wg PN-62/H-92200 - gu=6mm; ⇒ Przyjmuje grubość elementów widełek współpracujących (przez połączenie sworzniowe) z uchem - gw=3mm
5.2. Obliczenie połączenia sworzniowego.
⇒ Model połączenia.
⇒ Zakładam, że sworzeń osadzony jest luźno i obliczam go na zginanie. Przyjmując oznaczenia jak na rysunku, wyznaczam wartość maksymalnego momentu zginającego, występującego w osi połączenia:
lb - całkowita grubość blach połączenia sworzniowego;
⇒ Warunek wytrzymałości przy zginaniu sworznia. d - średnica sworznia
⇒ Przyjmuje stal sworznia St4, dla której
Przyjmuję d=6mm ⇒ Dobieram wstępnie sworzeń. Sworzeń walcowy z łbem walcowym niskim, odmiana B wg PN-90/M-83002.
Parametry dobranego sworznia:
⇒ Długość sworznia. Obliczam długość sworznia: gb - grubość blach połączenia sworzniowego; gp - grubość podkładek (2 sztuki); ls - długość sworznia;
⇒ Dobieram podkładki do połączenia sworzniowego. Podkładki do sworznia 6,4 wg PN-63/M-82004;
Grubość podkładki
⇒ Dobieram sworzeń.
Z powyższego obliczenia: Sworzeń B 6x20/4,2 wg PN-90/M-83002; ⇒ Dobieram zawleczkę do sworznia. Zawleczka S 1,6x12 wg PN-76/M-82001; Parametry zawleczki:
S - stalowa,
⇒ Sprawdzam blachę ucha na docisk powierzchniowy.
Dla St4: d - średnica sworznia; g - grubość blachy;
5.3. Obliczam wymiary widełek.
⇒ Zakładam materiały: Przyjmuje materiał blachy i widełek:
stal węglowa zwykłej jakości St4, dla której
⇒ Z warunku wytrzymałości na rozciąganie obliczam promień zaokrąglenia R ucha. Obliczenia przeprowadzam dla przekroju najbardziej obciążonego przy rozciąganiu (najmniejsze pole przekroju przy dowolnym kierunku działania siły Q):
d - średnica sworznia; g - grubość blachy;
Przyjmuję promień zaokrąglenia ucha
Przyjmuję promień pręta na widełki
⇒ Dobieram pręt do wykonania widełek. Pręt wg PN-72/H-93200 o średnicy d=20mm.
⇒ Połączenie widełek z śrubą dwustronną. Ponieważ w śrubie dwustronnej długość gwintu e=12mm tylko, śrubę można wkręcić na kleju, lub dokręcić tak, by tarcie wywołane siłami pochodzącymi od zniekształcenia części zwojów śruby, przy wkręceniu na całej długości gwintu śruby, wywoływało większy moment oporu, niż całkowity moment skręcający. Można również dobrać nakrętkę i skontrować śrubę.
⇒ Dobieram nakrętkę kontrującą połączenia - widełki - śruba dwustronna. Nakrętka sześciokątna niska wg PN-74/M-82153: Nakrętka M6-0,4-I o parametrach:
gdzie: w - grubość nakrętki;
stąd długość skręcenia
⇒ Sprawdzam długość skręcenia gwintu (śruba i widełki) z warunku wytrzymałości na docisk.
Widełki (St4) -
Śruba dwustronna - Sprawdzam długość skręcenia dla widełek, którego wykonane są ze słabszego materiału.
Dla gwintu metrycznego walcowego mamy:
D - średnica zewnętrzna gwintu wewnętrznego (widełek); D1 - średnica wewnętrzna gwintu wewnętrznego (widełek); Ho - minimalna wymagana długość skręcenia gwintu śruby i widełek; lskr=9mm - długość skręcenia wynikła z przyjętych elementów znormalizowanych;
Długość skręcenia jest większa od wymaganej ponad dwukrotnie.
|
Mg max=2,4Nm
d=6mm
R=6mm R`=10mm
lskr=9mm
H0=3,34mm |
|
6. Mechanika obciążeń - węzeł I - połączenie śrubowe - zaciskowe.
|
|||
3.1. Rozwiązanie konstrukcyjne.
|
|||
|
3.2. Założenia konstrukcyjne.
⇒ Dobieram teownik dla połączenia śrubowego. Teownik 120x120x10, PN-69/H-93401;
Oznaczenia z tabeli: ix, iy - promień bezwładności przekroju względem osi (parz rysunek).
|
|
|
Y = 100 mm X = 60 mm
Px=
Rm=1885,61N Rt=800N
μ=0,2
gK=10mm gU=20mm gP=2mm gN=8,4mm
p=1mm d=10mm d1=8,917mm N=10kN lskr=8 mm
|
3.3. Mechanika obciążeń.
⇒ Model obciążenia połączenia.
Obliczam moment skręcający:
Reakcje od momentu skręcającego RM:
Reakcje od siły ścinającej Rt:
Przyjmuje ⇒ Wyznaczam średnicę śrub zacisku. Zakładam śrubę wykonaną w klasie wytrzymałości 5.8.
⇒ Przyjmuje średnicę śrub zacisku. Gwint metryczny M10 wg PN-70/M-02013.
⇒ Dobieram podkładki do połączenia śrubowego. Podkładki dobieram z PN-67/M-82006. Podkładka okrągła 10,5.
Parametry podkładki:
⇒ Dobieram nakrętki do połączenia śrubowego. Podkładki dobieram z PN-75/M-82144. Nakrętka sześciokątna M10-5.8-II.
Parametry nakrętki:
⇒ Obliczam długość śruby. gK=10mm - grubość kątownika; gU=20mm - grubość blachy ucha; gP=2mm - grubość podkładek; gN=8,4mm - grubość nakrętki; ls - długość śruby;
⇒ Dobieram śrubę z łbem sześciokątnym. Śrubę dobieram z PN-74/M-82105. Śruba M10x30-5.6-II
Parametry nakrętki:
⇒ Sprawdzam czynnych zwojów gwintu z warunku wytrzymałości na docisk. Śruba wykonana w klasie wytrzymałości 5.8
Dla gwintu metrycznego walcowego mamy:
d - średnica zewnętrzna gwintu zewnętrznego; d1 - średnica wewnętrzna gwintu zewnętrznego; Ho - minimalna wymagana długość skręcenia gwintu śruby i widełek; lskr=8 mm - długość skręcenia wynikła z przyjętej nakrętki - jej wysokości;
Wykaz części wykorzystanych w projekcie: -Podkładka okrągła 10,5. -Śruba M10x30-5.6-II -Nakrętka sześciokątna M10-5.8-II -Nakrętka M6-0,4-I -Sworzeń B 6x20/4,2 -Zawleczka S 1,6x12 -Nakrętka napinająca M6 -Sworzeń walcowy z łbem walcowym niskim, odmiana B -Śruba dwustronna M6x60 -Śruba oczkowa M6x40-5.8-II.
|
Ms=113,13 Nm
Rm=1885,61N
Rt=800N
W1=1768,95N W2=1962,8N
N=10kN
dr=10mm
ls=52mm
|
|
20
33
Wyszukiwarka