WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

WYDZIAŁ MECHATRONIKI I LOTNICTWA

PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN

PROJEKT PODNOŚNIKA ŚRUBOWEGO

Wykonał: Piotr Chilimończyk

Grupa szkoleniowa: A1X1S1

Data wykonania: 03.01.2013 r. Ocena :

Wykonać projekt wstępny podnośnika śrubowego o maksymalnym udźwigu Q=15500[N] oraz maksymalnej wysokości podnoszenia H=545[mm]

Materiał dobrany na śrubę: Stal C35
Materiał dobrany na nakrętkę: Brąz CuSn10

1. Obliczam średnicę rdzenia śruby (d1) ze względu na wyboczenie:

Maksymalne naprężenie jakie może wystąpić obliczam ze wzoru:

Q – działająca siła
S – przekrój poprzeczny śruby
- naprężenie dopuszczalne, równe

- współczynnik bezpieczeństwa
= (1,5÷9)
Do obliczeń przyjmuję :
=6

W następnej kolejności wyliczam smukłość graniczną w celu określenia, który wzór (Eulera czy Tetmajera) wykorzystam do obliczeń.

Obliczam smukłość pręta:

;

;
;

- pole powierzchni
- minimalny moment bezwładności
= 145
=100

Następnie sprawdzam warunek:

_>

150>100

Wynika stąd, że powyższy warunek został spełniony więc będą to odkształcenia sprężyste. W związku z tym do obliczeń wybieram wzór Eulera.

Swobodna długość wyboczeniowa

=µ₁*l

=1,2*H=654mm
=2*654mm=1308mm

-długość rzeczywista
-swobodna długość wyboczeniowa

Moduł Young’a do wykorzystany do obliczeń wynosi:

E= 210000MPa

Obliczam średnicę rdzenia śruby:

- naprężenia krytyczne
- moduł Younga
µ₁- współczynnik wyboczenia

Minimalna średnica rdzenia śruby powinna być większa od uzyskanej wartości (35,38mm).

Wg normy PN-ISO 2902:1996 dobieram gwint- Tr44x7 o parametrach:

d=44mm -średnica nominalna gwintu
P=7mm - skok gwintu
d1=36mm -średnica rdzenia śruby
D1=37mm -średnica otworu nakrętki
D2=d2=40,5mm – średnica podziałowa nakrętki, średnica podziałowa śruby
D=45mm -średnica gwintu nakrętki
α_r=30^○ –kąt zarysu gwintu

2. Obliczam samohamowność gwintu zgodnie ze wzorami:

- pozorny kąt tarcia
- kąt wzniosu gwintu

= 3,15

= 8,82

=0,15- współczynnik tarcia
P- skok gwintu
D2- średnica podziałowa nakrętki

W tym przypadku warunek samohamowności jest spełniony.

Wykonuje obliczenia w celu sprawdzenia naprężeń złożonych (skręcanie oraz ściskanie):

Wykorzystuje hipotezę wytrzymałościową Hubera:

- naprężenie złożone
- naprężenie skręcające
- naprężenie ściskające
=155Mpa – naprężenie dopuszczalne przy ściskaniu
=100Mpa – naprężenie dopuszczalne przy skręcaniu
- współczynnik redukcyjny naprężeń stycznych
- wskaźnik wytrzymałości na skręcanie
Przyjmuję: =44mm

- średni promień powierzchni styku
- średnica głowy

_{Całkowity moment skręcający:}

- suma momentów tarcia

Zatem warunek wytrzymałościowy : < jest spełniony.

3. Obliczam minimalną średnicę powierzchni współpracującej z koroną ze względu na nacisk powierzchniowy.

Warunek:

A – powierzchnia części współpracującej z koroną
p- nacisk powierzchniowy
- dopuszczalny nacisk powierzchniowy

≥11,1mm

z poprzedniego punku wynika, że jest zdecydowanie większe od minimalnego.

4. Obliczam wymiary nakrętki

Obliczam wysokości nakrętki ze względu na naciski powierzchniowe. W związku z wzajemnym ruchem nakrętki i śruby pod znacznym obciążeniem wartości nacisków dopuszczalnych przyjmujemy

pdop = 12MPa:

=2,52mm

mm

n- liczba zwoi gwintu
- wysokość nakrętki
P- skok gwintu

Do obliczeń wybieram: =43mm

Obliczam średnicę zewnętrzną nakrętki ze względu na rozciąganie :

=55Mpa - dopuszczalne naprężenia rozciągające jednostronne zmienne

=48,35mm

w związku z powyższym dobieram:

50mm

Obliczam wysokość kołnierza ze względu na naprężenie ścinające:

- dopuszczalne naprężenia ścinające ( )
- wysokość kołnierza nakrętki
Przyjmuję: =6mm

Obliczam minimalną szerokości kołnierza: ze względu na nacisk:

=35Mpa - dopuszczalne naciski powierzchniowe

Przyjmuję wartość znormalizowaną: =60mm

5. Obliczam wymiary rury ze względu na wyboczenie:

- długość rzeczywista rury

Warunek do spełnienia:

Przyjmuję:

- długość wyboczeniowa rury
- smukłość rury
Z nierówności : wynika, że smukłość rury jest mniejsza od smukłości granicznej, więc stosuję wzór Tetmajera:

Po odpowiednim podstawieniu i przekształceniu otrzymujemy wzór:

Dla stali C35 przyjmuję:

E =210000MPa

R=0,86Mpa
=260 Mpa

Następnie obliczam:

Zatem warunek na wyboczenie został spełniony.

6. Obliczam wymiary pokrętła

Obliczam długość pręta:

– długość pokrętła
- siła ręki
P_r =250N

L_p=402,74mm

L_pcałk= L_p+D+D_ręki

D_ręki =100mm

L_pcałk=547,74mm

Przyjmuję:

L_pcałk=550mm

Obliczam średnicę pokrętła d_p ze względu na naprężenia zginające:

- dopuszczalne naprężenia zginające
- wskaźnik wytrzymałości na zginanie

Przyjmuję: