Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 1

Temat: Zaprojektować prasę jednokolumnową.

Rys. Temat zadania z wartościami zadanymi i zalecanymi

Rys. wizualizacja końcowa prasy

Obliczenia przeprowadzono w kolejności:

1. Gwint
2. Nakrętka
3. Śruba
4. Płyta dociskowa
5. Korpus
6. Pokrętło

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 2

Ad 1. Gwint

Zarys gwintu wybrano: trapezowy niesymetryczny
(zgodny z normą: PN-88/M-02119)

Wybrana nominalna ф gwintu: 10mm (skok 2mm)

Samohamowność gwintu:

Zatem

⇒ gwint jest samohamowny

Moment tarcia w gwincie:

(

)

( )

Ad 2. Nakrętka

Materiał – żeliwo JGL 250 (materiał kruchy)
[E. Mazanek - Przykłady obliczeń w konstrukcji maszyn – tablica 1.12]
Przyjęto:

,

Proponowana wysokość nakrętki:

Przyjmuje się maksymalną ilość zwojów na nakrętkę:

Przyjęto:
Średnica nakrętki z warunku na rozciąganie (dla najmniejszego przekroju):

√

√

( )

Przyjęto:

Średnica nakrętki po uwzględnieniu zaokrągleń przy kołnierzu:

Wysokość kołnierza z warunku na ścinanie:

Przyjęto:

Średnica kołnierza z warunku nacisków powierzchniowych:

√

√

( )

Przyjęto:

Moment tarcia podporowej powierzchni kołnierza nakrętki:

(

)

(

)

(( )

( )

)

(( )

( )

)

Nakrętka pozostanie nieruchoma (r. obrotowy) podczas docisku, ponieważ:

Unieruchomienie nakrętki (r. posuwisty) – połączenie wtłaczane zwykłe:
Dobrane pasowanie:
(wcisk

min

= 0,01mm, wcisk

max

=0,039mm, wcisk

śr

= 0,0245mm)

wcisk

śr

= 0,0245mm

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 3

Rys. Nakrętka z ustalonymi wymiarami

Ad 3. Śruba

Materiał: stal stopowa 18CrMo4 (

)

Sprawdzanie śruby na wyboczenie:

Długość ściskanej części śruby:

Długość wyboczeniowa śruby:

Promień bezwładności rdzenia śruby:

√

√

Smukłość rdzenia śruby:

Sprawdzenie wartości krytycznej siły ściskającej (Tetmajera-Jasińskiego):
Nie jest wymagane, gdyż rdzeń śruby się nie wyboczy (jest krępy), ale przy
obliczeniach dla węższego rdzenia wychodzą b. duże naprężenia zredukowane
(wtedy ok 670MPa) stąd dobrana średnica śruby jest względnie duża.
Trzpień śruby:
Wybrano podparcie niepłaskie (

):

Sprawdzenie naprężeń ściskających na przewężeniu:

( )

Naprężenia zastępcze na śrubie uwzględniające naprężenia skręcające:

√(

)

(

)

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 4

Połączenie czworoboczne, na które będzie zadany moment dla śruby:
Dopuszczalne naprężenia skręcające:

⇒ √

Dopuszczalny docisk powierzchniowy:

⇒

(

)

(

)

Rys. Śruba z przyjętymi wymiarami:

Ad 4. Płyta dociskowa (z połączeniem)

Połączenie śruby z pokrywą – płytka oporowa na czopie (z wymiarem R

2

)

(część na podst. Z. Skrzyszowski – Podnośniki i prasy śrubowe PKM
projektowanie – analogicznie do głowicy podnośnika – Rozdział 9.):
Materiał podkładki: EN-JGL-150
( )
(

, wg. E. Mazanek – Przykłady obliczeń z PKM cz1 – tablica 1.12)

Promień nacisków Herz’a:

[ ]

√

√

√

Naprężenia średnie są zbyt duże, zatem należy dobrać krzywiznę podkładki
(R

2

). Wyliczony zostaje promień zastępczy i w stosunku do niego promień

podkładki:

(

)

Średnicę podkładki przyjęto (o 1mm większą niż średnica czopa – 10mm):

Wysokość podkładki przyjęto:

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 5

Płyta dociskowa – materiał: S275JR, blacha

Docisk powierzchniowy:

Płyta dociskowa spełnia dwa warunki ekstremalne zginania, dobierana jest
grubość płyty z warunku na zginanie poprzeczne. Warunek (A-A) reakcje od
prasowania obiektu leżą symetrycznie na osi wzdłużnej płyty. Warunek (B-B),
obiekt powoduje reakcje od prasowania na wierzchołkach płyty leżących na
jednej przekątnej płyty. Warunki oraz oznaczenia znajdują się na rysunku
poniżej:








































Przypadek A-A:

{

⇒

√

√

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 6

Przypadek B-B:
Z własności geometrycznych można uzależnić c+d od ξ:

{

⇒

(

) ⇒

√

[ ]

Oraz:

√

√

Zaś współrzędna nr 2 z sumy geometrycznej połówek wymiarów A4:

√(

)

(

)

[ ]

Dla ( )

{

( )

( )

( )

⇒

√

Dla ( )

{

(

)

(

)

(

)

( )

√

Zatem grubość blachy przyjęto: g=11mm

Ad 5. Korpus

Materiał: EN – JGL 300
kr z

Ramię – model belkowy:

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 7

( )

( )

( )

Przyjęte wartości:

Sprawdzenie dobranych wartości:
Odległość środka ciężkości od lewego brzegu przekroju A-A (z

c

):

(

)

(

)

Pole przekroju poprzecznego (A-A):

Moment bezwładności względem osi

:

(

)

(

)

Wskaźnik wytrzymałości na zginanie:

Ramię siły momentu:

Moment maksymalny na ramieniu L:

Naprężenia rozciągające:

Naprężenia zginające:

Naprężenia skręcające pochodzące od kręcenia pokrętłem:
Przyjęto siłę ręki działającą na pokrętło: P=120N
Moment skręcający:

Moment bezwładności względem osi pręta:

(

)

(

)

(

)

(

)

Do naprężenia zredukowanego potrzebne jest naprężenie skręcające na
prostokącie , zatem:

(

)

(

)

Naprężenia zredukowane dla osi belki (maksymalne w obszarze ):

√(

)

√( )

(

)

Piasta dla nakrętki – walec z wydrążonym współosiowym otworem
przelotowym. Walec tworzy uchwyt, na który działają naprężenia
promieniowe, które są reakcją nakrętki pasowanej na wcisk. W pierwszej
kolejności policzone zostanie naprężenie promieniowe, a następnie porównane
z naprężeniem krytycznym uwzględniającym wytężenie dla piasty, obliczonym
na podstawie wzoru z:
M. Dietrych – Podstawy Konstrukcji Maszyn tom 2 – wzór 2.78 (mat. kruchy)
Rysunek połączenia ze sprawdzaną średnicą zewnętrzną piasty (D):

P=120N

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 8

Połączenie:

W

śr

= 0,0245mm

P=120N

Przyjęto średnicę zewnętrzną: D=40mm

Do obliczeń naprężenia promieniowego posłużono się wartościami średnimi
pól tolerancji średnicy zewnętrznej nakrętki i otworu piasty:

( )

( )

Wcisk skuteczny uwzględniający stan powierzchni połączenia:

(

)

Naprężenie promieniowe:

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

Naprężenie dopuszczalne:

Zatem:

Ad 6. Pokrętło

Średnica pokrętła:

⇒

(

)

( )

Średnicę pokrętła przyjęto:

Rys. Pokrętło z przyłożonymi siłami (Ms jest tu reakcją)

𝐸

𝑧

𝑀𝑃𝑎

𝜐

𝑧

𝑅

𝑚

𝑧

𝑀𝑃𝑎

𝐷 𝑚𝑚

Piasta-korpus:
EN – JGL 300

𝐸

𝑤

𝑀𝑃𝑎

𝜐

𝑤

𝑅

𝑚

𝑤

𝑀𝑃𝑎

𝑑

𝑜

𝑚𝑚

Nakrętka:
EN – JGL 250

Dane

Obliczenia

Wyniki

Strona | 9