KATEDRA PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

PROJEKT PRASY NACISKOWEJ JEDNOSTOJAKOWEJ

wydział: Mechaniczny

grupa: F

semestr: III

studium: dzienne inż.

rok: 1996/97

Zaprojektować prasę naciskową jednostojakową według następujących danych:

Q= 5000 N

1.1. Zasada działania pras śrubowych ręcznych oraz założenia konstrukcyjne

Szkic prasy przedstawiony jest na rysunku 1.1. Pod względem konstrukcyjnym można podzielić prasę na następujące główne elementy: śruba 1; nakrętka 2; korpus 3; suwak 4; masy zamachowe osadzone na ramieniu z piastą 5; pokrętło 6; gniazdo do zamocowywania przyrządów 7.

1. Śruba prasy współpracuje z nakrętką, osadzoną nieruchomo w korpusie prasy. Obrót śruby za pomocą pokrętła powoduje ruch obrotowy i postępowy śruby oraz mas zamachowych, połączonych z górnym końcem śruby. Dolny koniec śruby połączony jest obrotowo z suwakiem i ruch pionowy śruby przenosi się na suwak, prowadzony zazwyczaj w pryzmatycznych pionowych prowadnicach. Konstrukcja prowadnic powinna umożliwiać regulację luzów powstałych wskutek zużycia. prowadnice smarowane są okresowo smarem plastycznym.

W części dolnej suwaka umieszczone jest w osi symetrii śruby gniazdo, które dobiera się z normy: „Gniazda w suwakach pras PN-83/M-68028”.

Ponieważ prasy śrubowe ręczne pracują podobnie jak młoty, tzn. w sposób udarowy, należy przy ich projektowaniu uwzględnić dostateczną sztywność korpusów. Dotyczy to w szczególności prasy jednostojakowej. Prowadnice suwaka powinny być ustawione możliwie blisko siebie, a rozwiązanie prowadzenia suwaka powinno umożliwiać regulację luzów powstałych w wyniku zużycia ściernego powierzchni. Prowadnice muszą być dostatecznie długie, aby nie następowało zakleszczenie się w nich suwaka, zwłaszcza że siła działająca na suwak może być przyłożona mimośrodowo w stosunku do osi śruby.

Śruba, suwak i masy zamachowe z piastą, ramionami i pokrętłem stanowią tzw. część roboczą prasy, gdyż są to części ruchome, których energia kinetyczna zamienia się na pracę tłoczenia, gięcia itp. W jednym cyklu pracy można wyróżnić następujące fazy:

1. rozpędzanie części roboczych przez nacisk ręki na pokrętło,

2. dobieg części roboczych,

3. skok roboczy- odpowiada temu zamiana energii kinetycznej na pracę odkształcenia plastycznego,

ruch powrotny (ręczny).

Cykl ten może się powtórzyć dla tego samego przedmiotu poddanego obróbce plastycznej, np. przy głębszym tłoczeniu. Z omówienia tego wynika, że śruba prasy musi mieć gwint niesamohamowny. Stosuje się tu gwinty trapezowe niesymetryczne wg PN-65/M-02019, zwykle trzykrotne, przy czym kątem roboczym gwintu jest mniejszy kąt pochylenia zarysu, a mianowicie kąt ∝_r=3°. Jednak sam mechanizm śrubowy po uwzględnieniu tarcia śruby w gnieździe suwaka winien być samohamowny, aby części robocze prasy nie opadały samoczynnie pod własnym ciężarem.

Śruba i nakrętka są również smarowane okresowo smarem. Dotyczy to również połączenia śruby w gnieździe suwaka.

OBLICZENIA

1. Śruba napędowa prasy

l’

Q

1.1. Obliczeniowa długość śruby

Odcinek śruby „c” wpuszczony w suwak szacunkowo przyjmuję c = 80 mm, natomiast skok suwaka „l” przyjmuję l = 420 mm

=510 mm

1.2. Swobodna długość wyboczenia

=357 mm

1.3. Średnica rdzenia śruby

przyjmuję materiał śruby: stal 45

przyjmuję d₁ = 16,528 mm

1.4 Warunek wytrzymałościowy

;

warunek spełniony

Z normy dobieram wymiary śruby z gwintem trapezowym niesymetrycznym:

d₁=16,528 mm S=215 mm

d₂=D₂=18,5 mm n=3

P=2 mm h=nP=6 mm

d=D=20 mm

przyjmuję gwint S20x2

1.5. Nacisk p_dop przyjmuję jak dla powierzchni w połączeniach półruchowych: p_dop=40 MN/m²

; przyjmuję d_wo=15 mm

przyjmuję =22 mm

1.6. Moment tarcia na powierzchni oparcia kapturka

d_m=20,8 mm

M_t =5,2 Nm

1.7. Sprawdzam przekrój śruby na naprężenia zredukowane od ściskania i skręcania

Dla stali 45 k_cj = 100 MPa; k_c = 160 MPa; k_t = 125 MPa

warunek spełniony

1.8. Sprawdzenie warunku samohamowności mechanizmu śrubowego

Q_s - ciężar suwaka ; Q_sr - ciężar śruby

warunek samohamowności spełniony

1.9. Obliczenie czopa górnego śruby na skręcanie

Dla stali 45 k_sj =86 MPa

przyjmuję d_c=14 mm

d_c-_{_}jest średnicą koła, na którym należy opisać sześciokąt równoboczny w przypadku czopa wykonanego w kształcie foremnego ostrosłupa ściętego.

Obliczenia prowadzone są jak dla graniastosłupa foremnego sześciokątnego o boku „a” i wysokości „l_c”

p_max = p_dop = 100 MPa; K = 0,75; a = 10 mm

przyjmuję l_c =20 mm

2. Nakrętka

2.1. Wysokość nakrętki

przyjmuję n_c = 25

2.2. Zewnętrzna średnica oparcia nakrętki

p_dop =70 MPa

przyjmuję d_z =30 mm

2.3. Nacisk na bocznej powierzchni zewnętrznej nakrętki

warunek spełniony

2.4. Sprawdzenie naprężeń zredukowanych w nakrętce na średnicy zewnętrznej w punkcie A(wg. hipotezy Hubera)

- naprężenia promieniowe

-naprężenia osiowe

-naprężenia obwodowe

-warunek wytrzymałościowy

warunek spełniony

d_w1 A

H_p

H

D_w=d_z

B

D_z

2.5.Sprawdzenie przekroju piasty w punkcie B

-naprężenia promieniowe

-naprężenia zginające

Dla prasy jednostojakowej M_gp ≈ 0 i σ_g = 0

-naprężenia obwodowe

-warunek wytrzymałościowy

warunek spełniony

3. Masy zamachowe, ramiona i pokrętła

3.1. Praca użyteczna w jednym cyklu

Q_m - przeciętny nacisk

3.2. Sprawność mechanizmu śrubowego

3.3. Energia kinetyczna

3.4. Masy zamachowe

3.4.1. Aby znaleźć masy zamachowe m, zakładam prędkość v, którą przyjmuję 3 m/s, stosunek odległości osi śruby od osi pokrętła r do odległości osi śruby od osi masy zamachowej R oraz odległość r

R = 400 mm

r = 300mm

v = 3 m/s

P = 30 kg

przyjmuję m = 3 kg

Obliczoną masę zamachową dzielę na dwa ciężarki zamocowane na obu ramionach

m₁=1,5 kg

3.4.2. Siła zginająca ramiona

3.4.3. Moment zginający ramiona

3.4.4. Średnica gwintu dla kołowego przekroju ramienia

przyjmuję d_r­=10 mm

3.4.5. Warunek wytrzymałościowy zginania ramienia

materiał: St 5

warunek spełniony

3.4.6. Sprawdzenie z warunku na tzw. twarde uderzenie suwaka

warunek spełniony