PROJEKT PODNOŚNIKA ŚRUBOWEGO

Dane:

Udźwig: 5 [kN]

Wznios: 380 [mm]

Dane:	Obliczenia:	Wyniki:
	1.Schemat projektowanego urządzenia. Rys.1.Schemat podnośnika samochodowego 2.Obliczenia wytrzymałościowe. 2.1.Obliczenia śruby. 2.1.1.Wstępne obliczenie średnicy śruby. Zakładam materiał na śrubę stal węglową konstrukcyjną wyższej jakości 45 ulepszoną cieplnie. Śruba jest narażona na obciążenie osiowe i skręcanie, może ulegać wyboczeniu. Obliczam wstępnie średnicę rdzenia śruby. Zakładam: Po kilkakrotnym przeliczeniu przyjmuję dla konstrukcji ze względu na warunki wyboczeniowe śrubę z gwintem trapezowym symetrycznym Tr 26x5, dla której d=26mm; D1=21mm; D2=d2=23,5mm; D4=26,5mm; d3=20,5mm; P=5mm; S=330mm^2; 2.1.2.Obliczenia smukłości śruby. Ze względu na nieznaną wysokość nakrętki i korony podnośnika, zakładam długość swobodną śruby(narażoną na wyboczenie) Liczę promień bezwładności śruby Obliczam smukłość śruby. Przyjmuję, że jeden koniec śruby jest mocowany przegubowo, a drugi swobodny. Dla materiału śruby dobieram Re=370MPa, zatem λp=98 Obliczam względną smukłość śruby 2.1.3.Sprawdzenie śruby na wyboczenie. Znając wartość ; dobieram współczynnik wyboczeniowy mw=5,16 i sprawdzam wytrzymałość śruby na wyboczenie Warunek wytrzymałościowy na wyboczenie jest spełniony. 2.1.3.1.Obliczenia naprężeń krytycznych. Przy λ >100 stosuję wzór Eulera i obliczam naprężenia krytyczne 2.1.3.2.Sprawdzenie współczynnika bezpieczeństwa. Sprawdzam współczynnik bezpieczeństwa dla wyliczonej śruby Współczynnik bezpieczeństwa dla tej śruby mieści się w normie (4÷6). Pozostaję przy gwincie Tr 26x5. 2.1.3.3.Sprawdzenie samohamowności gwintu. Sprawdzam samohamowność gwintu Tr 26x5 Przyjmuję μ=0,1, stąd pozorny współczynnik tarcia wynosi Ponieważ , a więc gwint jest samohamowny. 2.1.3.4.Obliczenia momentu tarcia na gwincie. 2.1.3.5.Obliczenia momentu tarcia na powierzchni oporowej. Przyjmując μ1=0,12 oraz zakładając wymiary podnośnika: Dz=40mm; Dw=20mm, wyznaczam średnie ramię sił tarcia na powierzchni oporowej 2.1.3.6.Obliczenia całkowitego momentu skręcającego śrubę podnośnika. 2.1.3.7.Sprawdzenie wytrzymałości śruby na naprężenia złożone - z uwzględnieniem wyboczenia. Przyjmujemy 2.1.3.8.Obliczenia naprężeń zastępczych (złożonych) Warunek jest spełniony, śruba Tr 26x5 nie ulegnie wyboczeniu. 2.2.Obliczenia nakrętki. 2.2.1.Obliczenia wysokości czynnej nakrętki. Przyjmuję materiał nakrętki: mosiądz MM58, dla którego kcj=70MPa, ko=0,15⋅kcj=0,15⋅70=10,5MPa. 2.2.2.Obliczenia liczby czynnych zwojów. Ze względu na sztywność i zalecaną długość skręcania liczba czynnych zwojów jest za mała [z(6÷10)]. Przyjmuję z=6 uwzględniając obustronne fazki w otworze pod gwint 4x45^ooraz istnienie dwóch zwojów nie pracujących i obliczam: Ostatecznie przyjmuję H=50mm. 2.2.3.Obliczenie średnicy zewnętrznej nakrętki. Wyznaczam średnicę zewnętrzną nakrętki z warunku wytrzymałościowego na rozciąganie Przyjmuję średnicę zewnętrzną nakrętki równą 40mm(stosownie do średnicy otworu rury i sposobu osadzenia nakrętki w rurze). 2.2.4.Obliczenia wysokości kołnierza nakrętki. Wysokość kołnierza nakrętki wyznaczam z warunku na ścinanie. Dla mosiądzu przyjmuję ktj=0,65⋅kcj=0,65⋅70=45,5MPa Przyjmuję hn=5mm Przyjmuję D=120mm 2.3.Sprawdzenie sprawności gwintu. 2.4.Obliczenia pokrętła. 2.4.1.Obliczenia czynnej długości pokrętła. Przyjmuję wg. PN siłę ręki pracownika Fr=200N oraz dopuszczalny nacisk podstawy na grunt p=0,5MPa. Przyjmuję l=140mm 2.4.2.Obliczenia średnicy pokrętła. Przyjmuję materiał pokrętła: stal St 7, dla której kgj=130MPa. 2.5.Obliczenia średnicy podstawy podnośnika. Obliczam średnicę podstawy podnośnika z warunku na nacisk powierzchniowy na grunt, zakładając, że wykonamy ją w kształcie pierścienia o średnicy otworu 40mm(średnica otworu rury). Przyjmuję D=120mm. 2.6.Obliczenia wysięgnika. Chcąc zmniejszyć możliwie maksymalnie działanie momentu zginającego układ korpusu, wykonamy wysięgnik zamocowany przegubowo a punkcie A. W takim założeniu koniecznym jest prowadzenie wysięgnika w specjalnej tulei samochodu. Rys.2.Sposób mocowania wysięgnika z korpusem Przyjmuję wymiary: l1=55mm; l2=30mm; l3=110mm. Projektuję wysięgnik jako pusty o przekroju kwadratowym. Rys.3.Schemat wysięgnika Moment zginający wysięgnik będzie działał w przekroju x-x na początku osadzenia wysięgnika tulei samochodu. W przekroju x-x moment będzie równy: Przyjmuję, że wzmocnimy widełki wysięgnika dodatkowymi dwoma blachami o tej samej grubości g1=2mm, to minimalny wskaźnik przekroju będzie równy: Zakładam na wszystkie blachy materiał: St5, dla którego: kgj=110MPa; pdop.j=64MPa; pdop.r=30MPa; pdop.a=110MPa Wysokość wysięgnika w miejscu x-x będzie równa: Przyjmuję dla konstrukcji a=32mm. Sprawdzam maksymalne naciski między wysięgnikiem a tuleją: 2.7.Obliczenia wspornika. Zakładam, że wspornik będzie wykonany z blachy St5 z dwóch części w szyjce zgrzewanych lub nitowanych na płasko. Siła Q z wysięgnika przyłożona w osi, w punkcie A Przeniesiona zostanie na nakrętkę przez okienko we wsporniku i występ w blasze wspornika na powierzchnię wyfrezowania w nakrętce. Jednocześnie na powierzchniach bocznych wspornika powstaną naciski o rozkładzie w przybliżeniu trójkątnym od momentu: Rys.4.Schemat wspornika 2.7.1.Obliczenia wysokości wspornika H1. Mogę zapisać: gdzie: współczynnik wykorzystania szerokości l5, przyjmuję 0,8 Przyjmuję dla konstrukcji H1=42mm. 2.7.2.Obliczenia grubości g2 blachy wspornika. Maksymalny moment gnący, jaki będzie działał na wspornik o przekroju x-x, będzie równy: stąd: Przyjmuję dla konstrukcji g2=2,5mm. 2.7.3.Obliczenia styku nakrętki ze wspornikiem. Znając wymiary poprzeczne wspornika mogę określić maksymalną siłę jaką musi pokonać śruba przy przenoszeniu ciężaru Q. Siła Q /N/ będzie powiększona o siłę tarcia wynikającą z działania bocznych nacisków. Mogę napisać: skąd: Siły te będą wywoływać siły oporu ruchu jako: Przyjmując dosyć duży współczynnik tarcia stali po stali μ=0,12 otrzymam: wobec czego maksymalna siła jaką należy pokonać przy przesuwaniu ciężaru będzie równa: Powierzchnię styku nakrętki ze wspornikiem mogę policzyć z warunku nacisków. Zakładam szerokość okienka a2=30mm. skąd: Przyjmuję dla konstrukcji: a2=30mm; g3=3mm. 2.7.4.Obliczenia sworznia łączącego wysięgnik ze wspornikiem. Maksymalny moment gnący będzie działał w obszarze środka, między blachami wspornika i będzie równy: Rys.5.Schemat sworznia Zakładam materiał na sworzeń: stal 45, dla której kgj=135MPa. Średnica sworznia będzie wynosiła: Przyjmuję dla konstrukcji: dK1=26mm. 2.8.Obliczenia korpusu. Na korpus będzie działać siła ściskająca Q /N/ oraz moment gnący przyłożony na wysokości H2, wypadkowe naprężenia są równe: Ponieważ obliczenia grubości blachy jest mocno skomplikowane, w naszych obliczeniach założymy grubość blachy korpusu jako g3=2,5mm. I przeprowadzimy rachunek sprawdzający. Nie popełnimy znacznego błędu rachunkowego, jeżeli przyjmiemy przekrój jako prostokątny, bez zaokrąglonych naroży i przeprowadzimy uproszczenia rachunkowe. Wskaźnik przekroju możemy zapisać: oraz: wobec tego: stąd: Rys.6.Przekrój korpusu Sprawdzenie smukłości korpusu i dopuszczalnych naprężeń wyboczających przy założonym współczynniku bezpieczeństwa nw=2,5 gdzie: gdzie: (I przypadek wyboczenia) oraz: ponieważ stal St5, to: 2.9.Dobór łożyska oporowego. Obciążenie łożyska jest prawie statyczne. Obliczenie łożyska muszę zatem prowadzić w stosunku do dopuszczalnego obciążenia statycznego. Przyjmując współczynnik bezpieczeństwa na ewentualne obciążenie uderzeniowe nd=2; przyjmuję łożysko kulkowe oporowe serii 512 Nr 51204 o wymiarach: Φ 20 /22/ x Φ 40 x 14mm, dla którego obciążenie statyczne katalogowe wynosi Co=25000N. Otrzymam więc znaczny zapas bezpieczeństwa, gdyż maksymalne obliczeniowe obciążenie wynosi: 2.10.Sprawdzenie sprawności podnośnika. Sprawdzam sprawność podnośnika czyli stosunek pracy użytecznej do pracy włożonej w czasie jednego obrotu śruby(2Π radianów) 3.Literatura: [1] PKM. Przykłady obliczeń T1. Praca zbiorowa pod red. E. Mazanka, Politechnika Częstochowska, 1999 [2] Osiński Z., Bajon W., Szucki T. Podstawy konstrukcji maszyn. Warszawa PWN, 1975 [3] Podstawy konstrukcji maszyn. Praca zbiorowa pod red. W. Korewy. T. 1. Warszawa PWN, 1976 [4] Rutkowski A., Części maszyn. WSiP, 1994

2

---