Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Podstawy Mechaniki i Konstrukcji Maszyn.

Projekt

Temat: Dobierz cechy konstrukcyjne złącza śrubowo-sworzniowego przedstawionego na schemacie.

Dane projektowe: Szukane:

Q = 20 [kN] = 20000 [N]; lrz dla poszczególnych

Gatunek materiału: Stal S235JR; węzłów złącza = ?

Wykonał - Maciej Ludwig

WIMiC gr.projektowa nr. 2

Technologia Chemiczna

Piątek godz. 8⁰⁰

Sprawdził – dr inż. Bogdan Kosturkiewicz

Dane	Obliczenia	Wyniki
X1 = 1,3 [-] X2 = 1,3 [-] X3 = 1,1 [-] X4 = 1,15 [-] Re=235 [MPa] Xc = 2,13785 [-] F = 20000 [N] kr = 109,92•10^6[Pa] A1=1,83•10−4 [m^2] D =4 • 10^-3 [m] g = 4 • 10^-3 [m] X1 = 1,3 X2 = 1,3 X3 = 1,5 X4 = 1,2 Xc1 = 3,042 [-] z = 0,8 [-] Z0 = 1 [-] kr1=77,25•106[Pa] kr’=49,44•106[Pa] lo = 0,10213 [m] kt1 = 46,35 •106 [Pa] a= 2, 828  • 10−3 [m] kt^’ = 25,96 • 10^6[Pa] lo = 0,13621 [m]	1.Obliczenie długości rzeczywistej lrz dla węzła numer 1. Węzeł numer 1 – rysunek schematyczny 1.2 Obliczenie wartości pola powierzchni przekroju A1 . σr = $\frac{F}{A\mathrm{1}}$ ≤ kr A1 = (lrz – D)•g Przyjęto: D = 4 [mm] = 4 • 10^-3 [m] g = 4 [mm] = 4 • 10^-3 [m] 1.2.1 Obliczenie wartości całkowitego współczynnika bezpieczeństwa Xc Xc=X1  •  X2  •  X3  •  X4 Dobór współczynnika jedności założeń X1 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X1=1,3. Przyjmuję taką wartość ponieważ gatunek stali jest znany. Dobór współczynnika ważności założeń X2 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X2=1,3. Przyjmuję taką wartość ponieważ rozpatrywane złącze może spowodować wypadek. Dobór współczynnika jednorodności materiału X3 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X3=1,1. Przyjmuję taką wartość ponieważ jest to materiał walcowany Dobór współczynnika zachowania wymiarów X4 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X4=1,15. Przyjmuję taką wartość ponieważ rozpatrywana konstrukcja jest blachą Xc=X1  •  X2  •  X3  •  X4 = 1,3 •1, 3  • 1, 1  • 1, 15 = 2,13785 [-] 1.2.2 Obliczenie wartości naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie: kr = $\frac{\text{Re}}{\text{Xc}}$ 1.2.2.1.Określenie wartości granicy plastyczności Re dla materiału S235JR - dla materiału S235JR wartość granicy plastyczności wynosi Re=235 [MPa] kr = $\frac{235\ \bullet 10\mathrm{6}}{2,13785}$ = 109,92 • 10^6 [Pa] A1 ≥ $\frac{F}{k\mathrm{r}}$ = $\frac{20\ \bullet 10\mathrm{3}}{109,92\ \bullet 10\mathrm{6}}$ A1 ≥ 1, 82 • 10−4 [m^2] Przyjęto ,że A1 będzie wynosić 1,83 •10−4 [m^2] lrz = $\frac{A1}{g}$ + D = $\frac{1,83 \bullet 10\mathrm{- 4}}{4\ \bullet \ 10\mathrm{- 3}}$ + 4 • 10^-3 lrz = 0,04975 [m] = 49,75 [mm] 2.Obliczenie długości rzeczywistej lrz dla węzła numer 2. Węzeł numer 2 – rysunek schematyczny 2.1 Obliczenie wartości długości obliczeniowej lo . σr = $\frac{F}{l\mathrm{o\ \bullet \ g}}$ ≤ kr^’ kr^’ = z •zo •  kr1 Przyjęto: z = 0,8 [-] Z0 = 1 [-] 2.2.1 Obliczenie wartości całkowitego współczynnika bezpieczeństwa Xc’ Xc1=X1  •  X2  •  X3  •  X4 2.2.1.1. Dobór współczynnika jedności założeń X1 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X1=1,3. Przyjmuję taką wartość ponieważ gatunek stali jest znany. 2.2.1.2. Dobór współczynnika ważności założeń X2 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X2=1,3. Przyjmuję taką wartość ponieważ rozpatrywane złącze może spowodować wypadek. 2.2.1.3. Dobór współczynnika jednorodności materiału X3 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X3=1,5. Przyjmuję taką wartość jest to starannie wykonane połączenie spawane wykonane przez spawaczy I kategorii z kontrola rentgenowską. 2.2.1.4. Dobór współczynnika zachowania wymiarów X4 wybrano na podstawie literatury [1] i wynosi on X4=1,2. Przyjmuję taką wartość ponieważ rozpatrywana konstrukcja jest konstrukcją spawaną. Xc1=X1  •  X2  •  X3  •  X4 = 1,3 •1, 3  • 1, 5  • 1, 2 = 3,042 [-] 2.2.2 Obliczenie wartości naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie kr1: kr1 = $\frac{\text{Re}}{\text{Xc}1}$ = $\frac{235\ \bullet 10\mathrm{6}}{3,042}$ = 77,25 • 10^6 [Pa] 2.2.3 Obliczenie wartości naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie kr’: kr^’ = z •zo •  kr1 = 0,8 •1 • 77, 25 •  106 kr^’ = 49,44 •106 [Pa] lo ≥ $\frac{F}{k\mathrm{r}'\mathrm{\ \bullet \ g}}$ = $\frac{20\ \bullet 10\mathrm{3}}{49,44 \bullet 10\mathrm{6}\mathrm{\ \bullet \ }4\ \bullet \ 10\mathrm{- 3}}$ = 0,10113 [m] Przyjęto ,że lo będzie wynosić 0,10213 [m] lrz = lo + 2g = 0,10214 + 2 • 4 • 10^-3 lrz = 0,11013 [m] = 110,13 [mm] 2.Obliczenie długości rzeczywistej lrz dla węzła numer 3. Węzeł numer 3 – rysunek schematyczny 3.Obliczenie długości rzeczywistej lrz dla węzła numer 3. τt =$\frac{F}{2 \bullet l\mathrm{o\ \bullet \ a}}$ ≤ kt^’ kt^’ = z •zo •  kt1 a = 0,707g = 0,707 • 4  •  10−3 = 2, 828  •  10−3 [m] Przyjęto: z = 0,8 [-] Z0 = 0,7 [-] 3.1. Obliczenie wartości naprężeń dopuszczalnych na ścinanie kt1: kt1 = 0,6 • kr1 = 46,35 •10^6 [Pa] 3.2. Obliczenie wartości naprężeń dopuszczalnych na ścinanie kt^’: kt^’ = 0,8 •0, 7 •  46, 35  • 106 = 25,96 • 10^6 [Pa] 3.3. Obliczenie wartości długości obliczeniowej lo : lo ≥ $\frac{F}{2 \bullet kt'\mathrm{\ \bullet \ }\mathrm{a}}$ = $\frac{20\ \bullet 10\mathrm{3}}{2 \bullet 25,96\ \bullet \ 10\mathrm{6}\mathrm{\bullet \ }2,828\ \bullet \ 10\mathrm{- 3}\ }$ = 0,13621 [m] Przyjęto ,że lo będzie wynosić 0,13721 [m] lrz = lo + 2g = 0,13721 + 2 • 2,828• 10^-3 lrz = 0,14287 [m] = 142,87 [mm]	D =4 • 10^-3 [m] g = 4 • 10^-3 [m] X1 = 1,3 [-] X2 = 1,3 [-] X3 = 1,1 [-] X4 = 1,15 [-] Xc = 2,13785 [-] Re=235 [MPa] kr = 109,92•10^6[Pa] A1=1,83•10−4 [m^2] lrz = 49,75 [mm] z = 0,8 [-] Z0 = 1 [-] X1 = 1,3 X2 = 1,3 X3 = 1,5 X4 = 1,2 Xc1 = 3,042 [-] kr1=77,25•106[Pa] kr’=49,44•106[Pa] lo = 0,10213 [m] lrz = 110,13 [mm] a= 2, 828  • 10−3 [m] z = 0,8 [-] Z0 = 0,7 [-] kt1 = 46,35 •106 [Pa] kt^’ = 25,96 • 10^6[Pa] lo = 0,13621 [m] lrz = 142,87 [mm]