Projekt podpora wezel spawany o Nieznany

background image

Dane

Obliczenia

Wyniki









































ܽ

= 9,81

݉

ݏ




ܽ

= 9,81

݉

ݏ











1.

Temat

Wykonać następujące obliczenia dla podpory stałej
przedstawionej na Rysunku 1:
- obliczenia wytrzymałościowe prętów,
- obliczenia wytrzymałościowe spoin,
- obliczenia wytrzymałościowe śrub.

Rys. 1 Schemat obliczeniowy połączenia.

2.

Dane

ܨ

= 16,3[

ܶ] – masa obciążająca pręt pierwszy,

ܨ

= 7,1[

ܶ] – masa obciążająca pręt drugi,

݈ = 2,3[݉] – długość pręta 2,

ߙ = 50[

] – kąt nachylenia osi pręta pierwszego od poziomu,

ߚ = 85[

] – kąt nachylenia osi pręta pierwszego od osi drugiego

pręta,


Obliczenie sił działających na pręty:

ܨ

= 16,3

ሾܶሿ = ܽ

∙ 16300 = 9,81 ∙ 16300 = 159903[

ܰ]

gdzie:

ܽ

– przyspieszenie ziemskie.

ܨ

= 7,1

ሾܶሿ = ܽ

∙ 7100 = 9,81 ∙ 7100 = 69651[

ܰ]

gdzie:

ܽ

– przyspieszenie ziemskie.


Dobór materiału:

Wszystkie elementy złącza (pręty, blacha węzłowa, podstawa)
zostaną wykonane ze stali o oznaczeniu S275JR dla której (wg PN-
90/B-03200):




























ܨ

= 16,3[

ܶ]

ܨ

= 7,1[

ܶ]

݈ = 2,3[݉]

ߙ = 50[

]

ߚ = 85[

]




ܨ

= 159903[

ܰ]




ܨ

= 69651[

ܰ]











background image








ܴ

= 275[

ܯܲܽ]

ݔ

= 1,8














ܨ

= 159903[

ܰ]

݇

= 150[

ܯܲܽ]






































ܴ

= 410[

ܯܲܽ] – wytrzymałość doraźna,

ܴ

= 275[

ܯܲܽ] – granica plastyczności,

݂

= 235[

ܯܲܽ] – wytrzymałość obliczeniowa.


Obliczenie naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie (ściskanie) dla
S275JR:

݇

=

ܴ

ݔ

=

275

1,8

≈ 150[

ܯܲܽ]


gdzie:

ܴ

– granica plastyczności,

ݔ

– współczynnik bezpieczeństwa.

3.

Wyznaczenie przekrojów prętów

3.1.

Dla pręta pierwszego z warunku na rozciąganie



=

ܨ

1

ܣ

1

݇

ݎ

ܣ

ܨ

݇

=

159903

150

= 1066,02



2

= 10,66



2

gdzie:

ܨ

– siła rozciągająca,

݇

– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie.


Wg normy PN-H-74220:1984 dobieram rurę stalową bez
szwu ogólnego przeznaczenia o oznaczeniu: Rura
Konstrukcyjna D1 CZ 89x8 dla której pole powierzchni
wynosi:

ܣ

= 10,86



2

.

3.2.

Dla pręta drugiego z warunku na wyboczenie

Siłą krytyczna jest równa:



௞௥





gdzie:

ܨ

– siła ściskająca,



– współczynnik bezpieczeństwa.


Zakładając, że smukłość rury jest większa od



௚௥

= 100,

siłę krytyczną wyznaczam ze wzoru Eulera:



௞௥

=




gdzie:

– moduł sprężystości,

– moment bezwładności,

– długość zredukowana.

ܴ

= 410[

ܯܲܽ]

ܴ

= 275[

ܯܲܽ]

݂

= 235[

ܯܲܽ]





݇

= 150[

ܯܲܽ]














ܣ

10,66



2










ܣ

= 10,86



2
























background image
















= 3

ܨ

= 69651[

ܰ]

= 2,3[

]


= 2,1 ∙ 10

[

 ]










= 2,3[

]

= 604000



ܣ

= 754



2
































Z podanych zależności wyznaczam wymagany najmniejszy
moment bezwładności rury:








Ponieważ w kratownicy spawanej obydwa końce pręta są
sztywno zamocowane, więc długość zredukowana pręta

jest równa długości rzeczywistej

. Tak więc przy

założeniu współczynnika bezpieczeństwa



= 3 moment

bezwładności wynosi:







=

3 ∙

69651

∙ 2300



∙ 2,1 ∙ 10

533900







Wg normy PN-H-74220:1984 dobieram rurę stalową bez
szwu ogólnego przeznaczenia o oznaczeniu: Rura
Konstrukcyjna D1 CZ 83x6 dla której moment
bezwładności wynosi:

= 604000

 i polu przekroju

ܣ

= 754



2

.

Smukłość rury wynosi:

 =



ܣ

2

=

2300



଺଴ସ଴଴

754

= 257


 = 257 > 

௚௥

= 100

Warunek został spełniony.

4.

Obliczenie sił wypadkowych w węźle

4.1.

Obliczenie sił pochodzących od siły F1

Rys. 2 Schemat rozłożenia siły

ܨ

na składowe

.













= 3



≥ 533900






= 604000



ܣ

= 754



2




 = 257































background image

 = 50

 = 85

ܨ

= 159903[

ܰ]

 = 45




























ܨ

= 69651[

ܰ]

 = 50






ଵ௒

= 113068,5[

]



ଶ௒

= 53355,8[

]







ଵ௑

= 113068,5[

]



ଶ௑

= 44770,8[

]










 = 180

 −  = 180

− 50

− 85

= 45



ଵ௒

=



 =

159903

45

= 113068,5[

]



ଵ௑

=



 =

159903

45

= 113068,5[

]

4.2.

Obliczenie sił pochodzących od siły F2

Rys. 3 Schemat rozłożenia siły

ܨ

na składowe

.




ଶ௒

=



 =

69651

50

= 53355,8[

]



ଶ௑

=



 =

69651

50

= 44770,8[

]

4.3.

Obliczenie siły wypadkowej w osi Y (uwzględniając
znaki)



=



ଵ௒



ଶ௒

= 113068,5 − 53355,8 = 59712,7[

]





4.4.

Obliczenie siły wypadkowej w osi X (uwzględniając
znaki)



=



ଵ௑

+



ଶ௑

= 113068,5 + 44770,8 = 157839,3[

]









 = 45



ଵ௒

= 113068,5[

]



ଵ௑

= 113068,5[

]






















ଶ௒

= 53355,8[

]



ଶ௑

= 44770,8[

]





= 59712,7[

]








= 157839,3[

]












background image


































= 59712,7[

]



= 8



݇

= 150[

ܯܲܽ]














= 157839,3[

]



= 8



݇

= 150[

ܯܲܽ]













5.

Obliczenie wymiarów blachy węzłowej

Rys. 4 Szkic blachy węzłowej.


Przyjęto grubość blachy węzłowej



= 8

.

5.1.

Z warunku na rozciąganie siłą





=









 ≥







=

59712,7

8 ∙

150

= 50[

]

gdzie:



– wypadkowa siła rozciągająca,



– grubość blachy węzłowej,

݇

– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie.

5.2.

Z warunku na ścinanie siłą





=







≤ 0,6 ∙



 ≥





∙ 0,6 ∙



=

157839,3

8 ∙ 0,6 ∙

150

= 219[

]

gdzie:



– wypadkowa siła ścinająca,



– grubość blachy węzłowej,

݇

– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie.



Ze względów konstrukcyjnych przyjmuję

 = 390[].


























= 8










 ≥ 50[]













 ≥ 219[]







 = 390[]




background image










= 8












݂

= 235[

ܯܲܽ]














ܨ

= 159903[

ܰ]



= 150,5[

 ]

= 5[

]









௦ଵ

≥ 53[

]

= 5[

]
















= 8



6.

Obliczenie wymiarów spoin dla pręta pierwszego

6.1.

Obliczenie wysokości spoiny

Przyjęto, że połączenie pręta z blachą węzłową zostanie
wykonane za pomocą spoiny pachwinowej. Wysokość
spoiny wynosi:

= 0,7 ∙



= 0,7 ∙ 8 = 5,6[

]

gdzie:



– grubość rury.


Przyjęto wysokość spoiny pachwinowej

= 5[

].

6.2.

Obliczenie naprężeń dopuszczalnych na ścinanie



= 0,7 ∙



= 0,7 ∙ 215 = 150,5[

 ]

gdzie:

݂

– wytrzymałość obliczeniowa.

6.3.

Obliczenie długości spoiny

Rura będzie połączona z blachą węzłową za pomocą 4
spoin pachwinowych równej długości.



=



4 ∙

௦ଵ



௦ଵ



4 ∙



=

159903

4 ∙ 150,5 ∙ 5

= 53[

]

gdzie:



– siła rozciągająca,



– naprężenia dopuszczalne na ścinanie,

– wysokość spoiny.


Długość spoiny należy powiększyć o możliwą długość
występowania kraterów:

௦ଵ௥௭

=

௦ଵ

+ 2 ∙

= 53 + 2 ∙ 5 = 63[

]

gdzie:

௦ଵ

– obliczeniowa długość spoiny,

– wysokość spoiny.

7.

Obliczenie wymiarów spoin dla pręta drugiego

7.1.

Obliczenie wysokości spoiny

Przyjęto, że połączenie pręta z blachą węzłową zostanie
wykonane za pomocą spoiny pachwinowej. Wysokość
spoiny wynosi:








= 5,6[

]




= 5[

]





= 150,5[

 ]













௦ଵ

≥ 53[

]










௦ଵ௥௭

= 63[

]















background image












݂

= 235[

ܯܲܽ]












ܨ

= 69651[

ܰ]



= 150,5[

 ]

= 4[

]










௦ଶ

≥ 29[

]

= 4[

]






















= 0,7 ∙



= 0,7 ∙ 6 = 4,2[

]

gdzie:



– grubość rury.


Przyjęto wysokość spoiny pachwinowej

= 4[

].

7.2.

Obliczenie naprężeń dopuszczalnych na ściannie



= 0,7 ∙



= 0,7 ∙ 215 = 150,5[

 ]

gdzie:

݂

– wytrzymałość obliczeniowa.

7.3.

Obliczenie długości spoiny

Rura będzie połączona z blachą węzłową za pomocą 4
spoin pachwinowych równej długości.



=



4 ∙

௦ଶ



௦ଵ



4 ∙



=

69651

4 ∙ 150,5 ∙ 4

= 29[

]

gdzie:



– siła rozciągająca,



– naprężenia dopuszczalne na ścinanie,

– wysokość spoiny.


Długość spoiny należy powiększyć o możliwą długość
występowania kraterów:

௦ଶ௥௭

=

௦ଶ

+ 2 ∙

= 29 + 2 ∙ 4 = 37[

]

gdzie:

௦ଶ

– obliczeniowa długość spoiny,

– wysokość spoiny.

8.

Sprawdzenie wytrzymałości spoin pachwinowych łączących
blachę węzłową z podstawą

Po przyjęciu kształtu blachy węzłowej można ustalić długość
spoin pachwinowych łączących ją z podstawą. W przyjętym
rozwiązaniu długość spoiny pachwinowej jest równa

= 390[

].






= 4,2[

]











= 150,5[

 ]













௦ଶ

≥ 29[

]










௦ଵ௥௭

= 37[

]



















background image























= 8[

]





































ܨ

= 159903[

ܰ]



= 25[

]

ܨ

= 69651[

ܰ]



= 37[

]

Rys. 5 Rozkład naprężeń składowych.

8.1.

Obliczenie wysokości spoiny czołowej

= 0,7 ∙



= 0,7 ∙ 8 = 5,6[

]


gdzie:



– grubość blachy węzłowej.


Przyjęto wysokość spoiny

= 5[

]

8.2.

Obliczenie naprężeń gnących

Środek ciężkości spoin pachwinowych jest położony w
połowie długości spoin i jest odległy od osi pręta 1 o



= 25[

], i od osi pręta 2 o 

= 37[

].

Rys. 6 Schemat obliczeniowy momentu gnącego.


Spoiny są więc zginane momentem:

=





+





=

159903

∙ 25 +

69651

∙ 37

= 6574662[

]



















= 5,6[

]





= 5[

]







= 25[

]



= 37[

]






















= 6574662[



background image


























= 5[

]

= 390[

]








= 6574662[





= 253500














= 5[

]

= 390[

]








= 59712,7[

]

௦௣

= 3900





gdzie:



– siła działająca na pręt 1,



– siła działająca na pręt 2,



– odległość siły



od środka ciężkości spoiny,



– odległość siły



od środka ciężkości spoiny.

Rys. 7 Schemat przekroju pola powierzchni spoin pachwinowych

łączących blachę węzłową z podstawą.


Wskaźnik wytrzymałości spoiny na zginanie wynosi:



= 2 ∙

6

= 2 ∙

5 ∙ 390

6

= 253500





gdzie:

– wysokość spoiny,

– długość spoiny.


Naprężenia gnące w spoinie są równe:



=



=

6574662

253500

= 25,3[

 ]

gdzie:

– moment gnący,



– wskaźnik wytrzymałości na zginanie.

8.3.

Obliczenie naprężeń ścinających pochodzących od siły




Pole przekroju spoin wynosi:

௦௣

= 2 ∙

= 2 ∙ 5 ∙ 390 = 3900





gdzie:

– wysokość spoiny,

– długość spoiny.


Naprężenia rozciągające wynoszą:



௧ୄ

=



௦௣

=

59712,7

3900

= 15,3[

 ]

























= 253500














= 25,3[

 ]











௦௣

= 3900














௧ୄ

= 15,3[

 ]

background image











= 157839,3[

]

௦௣

= 3900













! = 0,85



= 25,3[

 ]



௧ୄ

= 15,3[

 ]



௧∥

= 40,5[

 ]





































gdzie:



– siła rozciągająca,

௦௣

– przekrój spoiny.

8.4.

Obliczenie naprężeń ścinających pochodzących od siły






௧∥

=



௦௣

=

157839,3

3900

= 40,5[

 ]

gdzie:


– siła ścinająca,

௦௣

– przekrój spoiny.

8.5.

Obliczenie naprężeń zastępczych



=

! ∙ "

#

+ 3 ∙

$

௧ୄ

%

+

$

௧∥

%

 ≤ 



= 0,85 ∙

&$25,3%

+ 3 ∙

$15,3%

+

$40,5%

 = 67,3[  ]

gdzie:
!– współczynnik redukcji naprężeń,



– naprężenia gnące,



௧ୄ

– naprężenia ścinające pochodzące od siły



,



௧∥

– naprężenia ścinające pochodzące od siły



,

݂

– wytrzymałość obliczeniowa.



= 67,3

   < 

= 215[

 ]

Warunek spełniony
































௧∥

= 40,5[

 ]













= 67,3[

 ]


































background image















































= 157839,3[

]

' = 0,14








 = 1127424[]



= 59712,7[

]






9.

Obliczenie połączenia gwintowego

Siła osiowa jaką należy wywołać w rdzeniu gwintu musi
równoważyć siłę



oraz siłę potrzebną do wywołania siły

tarcia pomiędzy podstawą a podłożem równoważącej siłę



.

Rys. 8 Schemat obciążenia połączenia gwintowego.

9.1.

Obliczenie siły potrzebnej do wywołania siły tarcia

( = 

( = ' ∙ 



=

' ∙ 

 =



'

=

157839,3

0,14

= 1127424[

]

gdzie:



– siła działająca wzdłuż osi x,

'– współczynnik tarcia.

9.2.

Obliczenie siły osiowej rozciągającej rdzeń śruby



=



+

 = 1127424 + 59712,7 ≈ 1187137[]

gdzie:



– siła działająca wzdłuż osi y,

– siła docisku potrzebna do wywołania siły tarcia.











































 = 1127424[]










= 1187137[

]





background image















ܴ

= 640[

ܯܲܽ]

ݔ

= 2












= 1187137[

]

 = 6



= 320[

 ]

































9.3.

Obliczenie średnicy rdzenia śruby z warunku na
rozciąganie

Założono, że śruby będą wykonane w klasie właściwości
mechanicznych 8.8 dla której:

ܴ

= 800[

ܯܲܽ] – wytrzymałość doraźna,

ܴ

= 640[

ܯܲܽ] – granica plastyczności.


Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie wynoszą:



=

ܴ

݁

ݔ

݁

=

640

2

= 320[

 ]

gdzie:

ܴ

– granica plastyczności,

ݔ

– współczynnik bezpieczeństwa.



=

4 ∙



 ∙  ∙ )



)

*

4 ∙



 ∙  ∙ 

=

*

4 ∙ 1187137

6 ∙

 ∙ 320

= 28,1[

]

gdzie:



– siła rozciągająca wywołana w rdzeniu śruby,

– ilość śrub w połączeniu,



– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie.

9.4.

Dobór średnicy gwintu

Z normy PN-ISO 965 – 2:2001 dobrano gwint M42 dla
którego:

Rys.2. Zarys gwintu metrycznego.

)

= 38,31[

] – średnica rdzenia śruby,

)

= 40,05[

] – średnia średnica gwintu,

+

= 38,75[

] – średnica otworu w nakrętce,









ܴ

= 800[

ܯܲܽ]

ܴ

= 640[

ܯܲܽ]






= 320[

 ]










)

≥ 28,1[

]































background image





 = 3[]

)

= 40,05[

]









' = 0,12

∝= 60°



















= 1187137[

]

 = 6











= 197857[

]

)

= 40,05[

]

 = 1,82°

,

= 7,89°












 = 3[] – skok gwintu.

9.5.

Obliczenie kąta wzniosu linii śrubowej

 = -



 ∙ )

=

-

4

 ∙ 40,05

= 1,82[

]

gdzie:

 – skok (podziałka) gwintu,

)

– średnia średnica gwintu.

9.6.

Obliczenie pozornego kąta tarcia

,

=

- .

'



/ = - 0

0,12



଺଴

1 = 7,89[

]

gdzie:

' - współczynnik tarcia, (stal po stali ' = 0,12),

∝ - kąt zarysu gwintu.

9.7.

Sprawdzenie warunku samohamowności

 ≤ ,

1,82° ≤ 7,89°

Warunek samohamowności spełniony

9.8.

Obliczenie siły w jednej śrubie



=





=

1187137

6

= 197857[

]

gdzie:



– całkowita siła rozciągająca wywołana w rdzeniu śrub,

– ilość śrub w połączeniu.

9.9.

Obliczenie momentu tarcia między śrubą a nakrętką

= 0,5 ∙



)

-( + ,

)

= 0,5 ∙ 197857 ∙ 40,05 ∙ 10

ିଷ

-$1,82° + 7,89°%

= 687

[]

gdzie:



– siła osiowa działająca na śrubę,

d

2

– średnia średnica gwintu (podziałowa),

 - kąt wzniosu linii śrubowej,

,

- pozorny kąt tarcia.








 = 1,82[

]










ߩ

= 7,89°


















= 197857[

]













= 687

[]










background image






3 = 65[]

)

= 43[

]









' = 0,12



= 197857[

]

)

= 54[

]









= 687

[]

= 641[

]









)

= 38,31[

]








= 1328[

]



= 11034[



]










9.10.

Obliczenie momentu tarcia pomiędzy nakrętką a
podkładką

Średnia średnica tarcia wynosi:

)

=

3 + )

2

=

65 + 43

2

= 54[

]

gdzie:

3 – średnica okręgu na którym jest opisany sześciokąt

nakrętki,

)

– średnia otworu w nakrętce.


Moment tarcia wynosi:

=

' ∙ 

)

2

= 0,12 ∙ 197857 ∙

0,054

2

= 641[

]

gdzie:



– siła osiowa działająca na śrubę,

' – współczynnik tarcia,

)

– średnica tarcia.

9.11.

Obliczenie momentu całkowitego

=

+

= 687 + 641 = 1328[

]

gdzie:

– moment skręcający,

– moment tarcia.

9.12.

Obliczenie wskaźnika wytrzymałości przekroju na
skręcanie



=

 ∙ )

16

=

 ∙ 38,31

16

= 11034[



]

gdzie:

)

– średnica rdzenia gwintu.

9.13.

Obliczenie naprężeń skręcających



=



=

1328 ∙ 10

11034

= 120,4[

 ]

gdzie:

– moment potrzebny do wywołania w śrubie siły

docisku



,



– wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie.









)

= 54[

]










= 641[

]









= 1328[

]











= 11034[



]









= 120,4[

 ]











background image




= 197857[

]

)

= 38,31[

]












= 171,7[

 ]



= 120,4[

 ]





















9.14.

Obliczenie naprężeń rozciągających



=

4 ∙



 ∙ )

=

4 ∙ 197857

 ∙ 38,31

= 171,7[

 ]


gdzie:



– siła osiowa działająca na śrubę,

)

– średnica rdzenia gwintu.

9.15.

Obliczenie naprężeń zastępczych



=

&

+ 3 ∙



=

&171,7

+ 3 ∙ 120,4

= 270[

 ]

gdzie:



– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie,



– naprężenia dopuszczalne na skręcanie.



= 270[

 ] < 

= 320[

 ]

Warunek spełniony



















Literatura

[I] S. Wolny, A. Siemieniec, Wytrzymałość materiałów, Część I,

Wydawnictwo AGH, Kraków 2008.


[II] E. Mazanek, Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn,

Tom I, Wydawnictwo Techniczne, Warszawa 2008.

[III] K. Ferenc, J. Ferenc, Konstrukcje spawane - połączenia, WNT,

Warszawa 2006.





= 171,7[

 ]












= 270[

 ]























Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Projekt podpora, Węzeł spawany A2
projekty szkolen(1) id 401146 Nieznany
Projekt nr2 id 399211 Nieznany
Projekt2 poprawiony id 400268 Nieznany
Projekt z ekologii id 399851 Nieznany
3 Projektowanie betonu id 34011 Nieznany (2)
Projekt fundamenty posrednie Ob Nieznany
Projektowanie przekladnie id 40 Nieznany
Projekt z budownictwa id 399843 Nieznany
Projekt podpora, Pręt 1 A3
Projektowanie raportow id 40062 Nieznany
Projektowanie betonu id 400490 Nieznany
Projekt2 Sprzeglo Sprzeglo id 8 Nieznany
Projekt i analiza badan oceniaj Nieznany
Projekt betonu Plyta drogowa i Nieznany
Projekt nalotu wytyczne zadanie Nieznany
Projekt 10 id 397717 Nieznany
karta oceny projektu 2010 id 23 Nieznany

więcej podobnych podstron