Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

1. Obliczenie połączenia gwintowego między śrubą rzymską

a częścią gwintową widełek.

(w projekcie 2/2 na części gwintowanej widełek)

Jako materiał widełek i pręta do nagwintowania przyjęto

stal

konstrukcyjną S235JRG2 (stal spawalnicza)

Założono obciążenie zmienne jednostronnie tętniące

1.1. Dobór granicy wytrzymałości na rozciąganie z PN-EN

10025:2002;

Na podstawie normy dobrano granicę wytrzymałości na rozciąganie R

m

=

340 [MPa]

1.2.

Przyjęcie współczynnika bezpieczeństwa

Współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń jednostronnie
tętniących dobrano z zależności x

z

=2,5÷4

x

z

=3,5

1.3.

Wyznaczenie wytrzymałości zmęczeniowej na rozciąganie

Wytrzymałość zmęczeniową na rozciąganie przy obciążeniu
jednostronnie tętniącym przyjęto z tablicy 1.1 Z. Osiński:

m

rj

R

Z

56

,

0

=

]

[

4

,

190

]

[

340

56

,

0

MPa

MPa

Z

rj

=

⋅

=

1.4.

Wyznaczenie naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie:

]

[

4

,

54

5

,

3

]

[

4

,

190

MPa

MPa

x

Z

k

z

rj

rj

=

=

=

1.5.

Wyznaczenie średnicy rdzenia śruby z warunku na
rozciąganie

Warunek na rozciąganie (zerwanie śruby)

rj

r

k

A

Q ≤

=

σ

gdzie:

4

2

r

d

A

⋅

=

π

rj

k

d

Q

≤

⋅

4

2

π

rj

r

k

Q

d

⋅

⋅

≥

π

4

Po wyznaczeniu minimalnej średnicy rdzenia śruby należy z normy
(załączone na gmail wyciągi z norm odnośnie gwitnów) znaleźć
najbliższą większą średnicę rdzenia i dla niej dobrać średnicę
nominalną gwintu d

g

przyjmując skok normalny – pierwsza pozycja

dla każdego rodzaju gwintu np. dla gwintu M30 jest to skok 4

Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

2. Obliczenie połączenie sworzniowe luźno pasowane dla złącza
przedstawionego na rysunku

Założono sworzeń o własnościach mechanicznych (5.8)

2.1. Wyznaczenie naprężenia dopuszczalnego na zginanie:

Dobór stałych materiałowych

Dla sworzni o własnościach mechanicznych (5.8) R

m

= 500

[MPa], R

e

= 0,8R

m

= 400 [MPa]

Przyjęcie charakteru obciążeń oraz współczynnika

bezpieczeństwa
Założono obciążenie jednostronnie zmienne
Założono współczynnik bezpieczeństwa x

z

= 3,5

2.2. Wyznaczenie granicy wytrzymałości zmęczeniowej dla
zginania jednostronnego
Na podstawie tablicy 1.1 Z. Osiński założono:

]

[

380

]

[

500

76

,

0

76

,

0

MPa

MPa

R

z

m

gj

=

⋅

=

⋅

=

2.3. Wyznaczenie naprężenia dopuszczalnego w przypadku
jednostronnego zginania

]

[

57

,

108

5

,

3

380

MPa

MPa

x

Z

k

z

gj

gj

=

=

=

2.4. Wyznaczenie średnicy sworznia z warunku na zginanie:

gj

x

g

g

k

W

M

≤

=

max

σ

Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

2.5. Wyznaczenie maksymalnego momentu zginającego i
wskaźnika wytrzymałości na zginanie:











 +

=

4

2

2

2

1

max

l

l

F

M

,

32

3

d

W

x

⋅

=

π

Stąd średnica sworznia:

g

k

l

l

d

F

≤











 +

⋅

⋅

⋅

4

2

2

32

2

1

3

π

3

2

1

4

2

32











 +

⋅

⋅

≥

l

l

k

F

d

gj

π

W powyższym równaniu założono grubość ucha równą podwójnej
szerokości ramienia widełek:

1

2

2l

l

=

2.6. Wyznaczenie szerokości ramienia widełek l

1

z warunku na

docisk powierzchniowy:

Przyjęto naciski dopuszczalne z tablicy 2.4 Z. Osiński:
p

dop

= 90 [MPa] dla materiału ucha i widełek (materiał

słabszy)

dop

p

l

d

F

p

≤

⋅

⋅

=

1

2

dop

p

d

F

l

⋅

⋅

≥

2

1

Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

otrzymane wartość wstawiono do warunku wytrzymałościowego na
zginanie otrzymując nierówność jednej zmiennej:

gj

k

l

l

d

F

≤













⋅

+

⋅

⋅

⋅

4

2

2

2

32

1

1

3

π

gj

k

l

d

F

≤

⋅

⋅

⋅

1

3

2

32

π

gj

dop

k

p

d

F

d

F

≤

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

2

2

32

3

π

gj

dop

k

p

d

F

≤

⋅

⋅

⋅

⋅

4

32

4

2

π

i otrzymano zależność na średnicę sworznia:

4

2

4

32

gj

dop

k

p

F

d

⋅

⋅

⋅

⋅

≥

π

2.7. Dobór średnicy sworznia:

Z PN-90/M83002 dobrano sworzeń o średnicy d (większej od

obliczonej)

2.8. Obliczenie szerokości widełek l

1

podstawiając do

wyznaczonego wcześniej warunku na docisk powierzchniowy:

dop

p

d

F

l

⋅

⋅

≥

2

1

2.9. Wyznaczenie szerokości ucha z założonej zależności:
Założono szerokość ramienia widełek l

1

= …. mm

1

2

2l

l

=

2.10. Wyznaczenie minimalnej długości sworznia:
Założono sworzeń gładki z dwiema podkładkami oraz dwiema
zawleczkami

Długość sworznia:

1

1

1

2

3

2

2

2

d

s

d

g

l

l

l

p

w

+

+

+

+

+

=

gdzie: l

2

– grubość ucha,

l

1

– grubość jednego ramienia widełek,

g

p

– grubość podkładki,

d

1

– średnica otworu pod zawleczkę,

s – luz poosiowy wg. PN-89/M 83000

Z PN-90/M83002 dobrano sworzeń o średnicy d (większej od
obliczonej) i długości l > l

w

Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

3. Wyznaczenie minimalnej grubości spoiny pachwinowej w

połączeniu części gwintowanej z widełkami z warunku na
ścinanie

'

tj

k

A

F ≤

=

τ

rj

tj

k

z

z

k

⋅

⋅

=

0

'

]

[

3

,

28

]

[

4

,

54

8

,

0

65

,

0

'

MPa

MPa

k

tj

=

⋅

⋅

=

Po podstawieniu przekroju spoiny pachwinowej:

a

d

A

g

⋅

⋅

= π

gdzie d

g

– średnica spawanej części gwintowanej

wyznaczono minimalną grubość spoiny pachwinowej a

'

tj

k

d

Q

a

⋅

⋅

≥

π

Ponieważ minimalna grubość spoiny pachwinowej nie może być
mniejsza niż 3 mm przyjęto a = 3 mm