1

1. Informacje podstawowe

1.1. Rysunek poglądowy manipulatora

Projekt zawiera obliczenia wytrzymałościowe dotyczące
wyszczególnionych połączeń oraz ich rysunki

1. Połączenie spawane
2. Połączenie śrubowe

2

1.2. Model obliczeniowy manipulatora

G

1600

1

=

G

1000

2

=

G

1000

3

=

1.3. Wyznaczenie wartości siły F

0

325

,

1

325

,

2

5

,

2

5

,

0

3

2

1

)

(

=

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

−

=

∑

m

G

m

G

m

G

m

F

M

y

i

A

F

y

15300

=

mm

mm

F

F

y

x

2550

1200

200

=

⋅

=

F

F

F

y

x

15512

2

2

≈

+

=

3

2. Obliczenia wytrzymałościowe połączenia spawanego

2.1. Wymiary i obciążenie ucha

Przyjęto materiał ucha: Stal S235JRG1
Przyjęto grubość blachy: g=10mm
Średnica otworu: d=50mm

(średnica otworu została dobrana by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB)

Przyjęto :

MPa

k

k

g

r

125

=

=

MPa

k

67

=

τ

2

x

x

F

G =

2

y

y

F

G =

2

F

G =

G

x

1275

=

G

y

7650

=

G

7756

=

4

2.2. Wykresy naprężeń

Wykresy przedstawiają przebiegi naprężeń wzdłuż wysokości L ucha

2.3. Obliczenie wysokości L ucha

Wyznaczam wstępnie wysokość ucha z warunku na zginanie

g

y

g

g

g

k

L

g

mm

G

W

M

≤

⋅

⋅

=

=

6

200

2

max

σ

mm

MPa

mm

mm

L

86

125

10

200

7650

6

≈

⋅

⋅

⋅

≥

Ze względu na występowanie również innych naprężeń przyjmuję: L=120mm

2.4. Sprawdzenie naprężeń

2.4.1.

Naprężenia przy podstawie

=

+

⋅

=

+

=

g

g

x

g

r

W

M

L

g

G

max

max

max

σ

σ

σ

r

y

k

MPa

L

g

mm

G

mm

mm

<

≈

⋅

⋅

+

⋅

=

65

6

200

120

10

1275

2

τ

r

σ

g

σ

5

2.4.2.

Naprężenia w przekroju A-A

r

y

r

k

MPa

mm

mm

g

mm

mm

G

<

≈

⋅

=

⋅

−

=

20

10

40

7650

)

25

65

(

σ

τ

τ

k

MPa

mm

mm

g

mm

mm

G

x

<

≈

⋅

=

⋅

−

=

4

10

40

1275

)

25

65

(

2.4.3.

Naprężenia w przekroju B-B

r

x

r

k

MPa

mm

mm

g

d

L

G

<

≈

⋅

=

⋅

−

=

2

10

70

1275

)

(

σ

τ

τ

k

MPa

mm

mm

g

d

L

G

y

<

≈

⋅

=

⋅

−

=

11

10

70

7650

)

(

2.5. Obliczenia wytrzymałościowe spoiny

Zastosowano spoinę pachwinową obustronną na całej wysokości ucha:
l=240mm Przyjęto:

MPa

MPa

k

z

z

k

r

65

125

65

,

0

8

,

0

0

'

=

⋅

⋅

=

⋅

⋅

=

τ

2.5.1.

Obliczenie wymiaru a spoiny

'

2

max

6

τ

τ

k

l

a

G

l

a

M

l

a

G

W

M

x

g

x

gsp

g

r

≤

⋅

+

⋅

⋅

=

⋅

+

=

mm

l

k

G

l

k

M

a

x

g

3

6

'

2

'

≈

⋅

+

⋅

⋅

≥

τ

τ

Ze względów bezpieczeństwa przyjmuję a=4mm

6

2.5.2.

Sprawdzenie naprężeń

Ze względu na parametry spoiny jej długość obliczeniową pomniejszamy o
jeden wymiar a z każdej ze stron l

o

=240mm-16mm=224mm

=

⋅

⋅

+

⋅

=

+

⋅

=

+

=

2

max

max

6

o

g

o

x

gsp

g

o

x

g

r

r

l

a

M

l

a

G

W

M

l

a

G

τ

τ

τ

'

2

48

6

200

224

4

1275

τ

k

MPa

l

a

mm

G

mm

mm

y

<

≈

⋅

⋅

+

⋅

=

2.6. Rysunek połączenia

2.6.1.

Rysunek połączenia 1 zawiera arkusz 10.02.01

2.6.2.

Wymiar tolerowany został dobrany by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB

7

3. Obliczenia wytrzymałościowe połączenia śrubowego

3.1. Wymiary i obciążenie ucha

Przyjęto materiał ucha: Stal S235JRG1
Przyjęto grubość blachy: g=10mm
Średnica otworu: d=50mm

(średnica otworu została dobrana by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB)

Przyjęto :

MPa

k

k

g

r

125

=

=

MPa

k

67

=

τ

8

3.2. Redukcja układu sił do geometrycznego środka ciężkości

przekrojów śrub

m

mm

mm

G

M

1026

134

7650

134

=

⋅

=

⋅

=

m

mm

P

i

1026

36

,

35

4

=

⋅

⋅

P

i

7254

=

Najbardziej obciążoną śrubą jest śruba do której przyłożona jest siła P

1

Łączne obciążenie tej śruby wyznaczam z twierdzenia cosinusów

(

)

)

135

46

,

9

cos(

25

,

0

2

25

,

0

1

2

1

2

°

+

°

⋅

⋅

⋅

⋅

−

+

⋅

=

P

G

P

G

P

c

=

−

⋅

⋅

⋅

−

+

=

)

81

,

0

(

7254

7650

5

,

0

)

7254

(

)

1913

(

2

2

P

c

7651

17087743

20675209

3659569

2

2

2

≈

+

+

=

9

3.3. Wyznaczenie minimalnej średnicy rdzenia śruby

Przyjęto klasę własności mechanicznych śruby: 6.8
Przyjęto współczynnik bezpieczeństwa: x

e

=0.22

MPa

R

m

600

=

MPa

MPa

R

e

480

600

8

,

0

=

⋅

=

MPa

MPa

R

x

k

e

e

105

480

22

,

0

=

⋅

=

⋅

=

τ

Przyjęto śruby ciasno pasowane. Średnicę rdzenia obliczam z warunku na
ścinanie

τ

π

τ

k

d

P

r

c

≤

⋅

=

4

2

mm

k

P

d

c

r

7

,

9

4

≈

⋅

⋅

≥

τ

π

3.4. Dobór elementów połączenia

3.4.1.

Dobór śruby

Przyjmuję śrubę ciasno pasowaną o średnicy d

1

=13mm o tolerancji

wykonania h6, gwintem M10 i skokiem P=1,5mm zgodnie z normą PN-83/M-
02013 oraz niepracującej nagwintowanej długość f+b+l=29mm (f=3mm) o
klasie własności mechanicznych 6.8 i wymiarem pod klucz S=17mm zgodnie
z normą PN-61/M-82331

3.4.2.

Dobór długości śruby

Ze względu na poprawne funkcjonowanie połączenia całość części
nagwintowanej musi być poza obrysem łączonych elementów. Przyjmuję
L=50mm zgodnie z normą PN-85/M-82101

10

3.4.3.

Dobór podkładek

Przyjmuję dwie podkładki okrągłe zgrubne powiększone o średnicy
wewnętrznej d

0

=13mm, średnicy zewnętrznej D

z

=34mm i grubości g=3mm

zgodnie z normą PN-59/M-82030

3.4.4.

Dobór nakrętki

Przyjmuję nakrętkę sześciokątną do gwintów M10 o wymiarze pod klucz
S=16 i grubości w=8,4mm zgodnie z normą PN-86/M-82144

3.4.5.

Dobór średnicy otworu przejściowego

Przyjmuję otwór przejściowy o średnicy D=13mm. Tolerancja wykonania
otworu: H7

3.5. Sprawdzenie naprężeń

Przyjęto dopuszczalne naciski powierzchniowe k

d

=90MPa

d

c

k

MPa

mm

mm

g

d

P

p

<

≈

⋅

=

⋅

=

59

10

13

7651

Przyjęto, że siła P

c

ścina przekrój pionowy netto i rozciąga

przekrój poziomy netto

τ

τ

k

MPa

mm

g

D

mm

P

c

<

≈

=

⋅

⋅

−

⋅

=

10

740

7651

)

2

100

(

2

2

r

c

k

MPa

mm

mm

g

mm

P

<

≈

⋅

=

⋅

=

96

10

40

7651

40

σ

3.6. Rysunek połączenia

3.6.1.

Rysunek połączenia zawiera arkusz 10.02.02