Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I ROBOTYKI

Podstawy Konstrukcji Maszyn

zadanie konstrukcyjne nr 3.

Dane	Szkice i Obliczenia	Wyniki
wg 1 str. 135 Rm=500MPa	I.Mechanizm napinający (śruba rzymska). 1.1 Szkic i mechanika obciążeń. 1.2 Obliczenia a) obliczanie średnicy rdzenia śruby oczkowej d3 z warunku na rozciąganie. ; ; Dobieram śrubę stalową z materiału o klasie własności mechanicznych 5.8 wg PN-82/M-82054 oraz współczynnik bezpieczeństwa Xe=2 Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie statyczne:	Rm=500 MPa Re=400 MPa Xe=2 kr=200MPa
P=10kN kr=200Mpa P= 7000N d3=9,853mm wg 1 str.132 d2=10,863mm h=P=1,75mm	Obliczam średnicę rdzenia gwintu d3 śruby oczkowej: Z normy PN-83/M-02013 odczytuję średnicę rdzenia gwintu d3=9,853 mm . Dobieram śrubę o gwincie M12 b) sprawdzenie śruby oczkowej M12 na rozciąganie i skręcanie Naprężenia rozciągające w rdzeniu gwintu obliczam ze wzoru: Naprężenia skręcające obliczam ze wzoru: Ms- moment skręcający, W0-biegunowy wskaźnik wytrzymałości na skręcanie Powierzchnię gwintu traktujemy jak równię pochyłą. Przewidywany moment skręcający wynosi: Wyznaczam kąty i (- kąt nachylenia linii śrubowej , -pozorny kąt tarcia) Przyjmuje współczynnik tarcia	d1=10,106mm d2=10,863mm d3=9,853mm h=P=1,75mm d=12mm
d3=9,853mm kr=200MPa	Obliczam moment skręcający Ms Dla przekroju kołowego: Naprężenia skręcające wynoszą: Naprężenia zastępcze w rdzeniu śruby obliczam według hipotezy Hubera: - więc dla przyjętej klasy własności mechanicznych śruby warunek wytrzymałościowy jest spełniony. Śruba oczkowa M12 została przyjęta poprawnie Ze względu na zbyt duży zakres regulacji, zarówno śruby oczkowej i śruby dwustronnej M12 o tak dużej długości gwintu nie można znaleźć w normach. Dlatego śruby te należy wykonać samodzielnie, zachowując podane wymiary -śruba oczkowa -śruba dwustronna:
	c) nakrętka napinająca. Nakrętka napinająca zostanie wykonana jak na rys. i wg PN-73/H-74240 ze stali R35. - obliczanie długości gwintu nakrętki napinającej otwartej Docisk powierzchniowy pomiędzy zwojami gwintu śruby i nakrętki. pdop- dopuszczalny nacisk na powierzchni roboczej gwintu powierzchnia styku nakrętki ze śrubą d- średnica nominalna gwintu D1- średnica otworu w nakrętce i- liczba czynnych zwojów gwintu nakrętki Na nakrętkę napinającą przyjmuje stal R35 Wymagana wysokość nagwintowanej części nakrętki mw: Obliczam wartość pdop: Dla stali R35 Re=320 MPa Przyjmuję Xe =2
Re=320MPa Xe=2 kr=160MPa P=10000N h=2,5mm d=12mm D1=10,106mm pdop=64MPa h=2,5mm h=2,5 mm ic=7 zwojów D=20mm d=12mm d0=12mm d1=10mm W0=1473mm^3 gk=10mm P=10000N l1=gb= 16mm l2=gw=8mm Mgmax=40Nm	Obliczam długość nagwintowanej części nakrętki Obliczam wymaganą liczbę zwojów czynnych dla bezpiecznego przeniesienia siły P=10000N Do obliczonej liczby zwojów czynnych należy dodać zwoje bierne (tzn. końcowe, które nie posiadają pełnej wytrzymałości) Dla 7 zwojów minimalna długość nagwintowanej części nakrętki wynosi: - Sprawdzam nakrętkę napinającą z warunku wytrzymałości na rozciąganie. dla części nagwintowanej : sprawdzam wytrzymałość na rozciąganie przekrój A1 Nakrętka przeniesie naprężenia rozciągające sprawdzam nakrętkę na skręcanie w przekroju A1 Nakrętka przeniesie naprężenia skręcające. Ze względów technologicznych nakrętka zostanie nagwintowana na długości 2 x 80mm. II.Połączenie sworzniowe. 1.1 Model połaczenia obliczam średnicę sworznia Przyjmuje kątowniki 100x100x10 wg. PN84-H/93401 Obliczam grubość blachy: gb=1,6*gk gk- grubość kątownika l1=gb=1,6*10=16mm Przyjmuję blachę o grubości gb= 16mm Obliczam grubość jednej odnogi widełek l2=gw=0,5gb gw=8mm Sworzeń będzie luźno pasowany z blachą i widełkami, dlatego należy sprawdzić warunek wytrzymałościowy na zginanie i dociski powierzchniowe z widełkami. Mgmax- maksymalna wartość przewidywanego momentu gnącego Ws- wskaźnik wytrzymałościowy sworznia na zginanie d- średnica sworznia Maksymalna wartość momentu gnącego wynosi Na sworzeń przyjmuję stal St4 dla której Re =240MPa Przyjmuję średnicę sworznia d=16mm sprawdzam warunek wytrzymałościowy sworznia na zginanie Warunek wytrzymałościowy na zginanie dla sworznia wykonanego ze stali St4 jest spełniony. Dobieram wstępnie sworzeń Sworzeń walcowy z łbem walcowym niskim, odmiana B wg PN-90/M-83002 Parametry dobranego sworznia: d=16mm D=25mm d1=4mm k=4,5mm l2min=6mm e=1,6 R=0,6mm cmax=3mm	kr=160MPa pdop=64MPa i=5 zwoi ic=7 zwojów mc=18mm A1=201,06mm W0=1473mm^3 l1=gb= 16mm l2=gw=8mm Mgmax=40Nm d=16mm
gb= 16mm gw=8mm l2min=5mm d1=4mm g=3 mm d=16 gb= 16mm	Dobieram podkładki do połączenia sworzniowego Do sworznia o średnicy d=16 mm dobieram podkładkę (wg normy PN-63/M-82004) o średnicy d1=16,5 mm, średnicy zewnętrznej D=28 mm i grubości g=3 mm. Materiał St3S Obliczam długość sworznia gb – grubość blachy ucha gw – grubość widełek ls – długość sworznia g - grubość podkładki Dobieram długość sworznia ls=45mm wg. PN-90/M-83002 Ostatecznie dobieram sworzeń: Sworzeń B 16x45 wg PN-90/M-83002 Dobieram zawleczkę do sworznia Do sworznia o średnicy d=16 mm dobieram zawleczkę (wg normy PN-76/M-82001) o średnicy umownej zawleczki i d0=2,8 mm. Długość zawleczki l=28 mm. Materiał St2S sprawdzam blachę ucha na docisk powierzchniowy. Dla St4: kd=96MPa, Sworzeń został dobrany prawidłowo.	Pd=39,1MPa
P=10000N gb= 16mm d=16mm kr=120MPa P=1000N gb= 16mm wg 3 r=140 mm Px=6427,88 a=50mm b=50mm P=10000N =0,12 m=2 n=2 Ms=964,2Nm A=10000mm^2 kr=320MPa gb= 16mm w=16mm gp=3mm gk=10mm d2=20,376mm =0,27 S=34mm d0=23mm P=10kN Re=240MPa h=1,75mm P=10000N D=12mm D1=10,106mm	2.2. Dobór kształtu blachy ucha. obliczam szerokość ucha w przekroju A-A Ucho będzie wykonane ze stali St4 (Re=240 MPa) Korzystam z warunku na rozciąganie: A=gb*(x-d) Py=P* x=0,01999m Przyjmuje x=20 mm b) obliczam wymiar „e” ucha z warunku na rozciąganie w przekroju B-B A=gb*e Px=P* Przyjmuję e = 4 mm Przyjmuję wymiary blachy: III. Połączenie rozłączne 1.1.OBLICZENIE ŚRUB LUŹNYCH MOCUJĄCYCH KĄTOWNIKI I BLACHĘ. a) dobór śruby Śruby obciążone są momentem skręcającym i siłą poprzeczną. Całkowita siła zastępcza potrzebna do zredukowania momentu i siły poprzecznej: Liczba śrub mocujących n=2 Liczba powierzchni styku m=2 Współczynnik tarcia Obliczam moment skręcający Powierzchnia styku kątownika z uchem: A=2*a*2*b=2*50*2*50=10000 mm^2 Siła neutralizująca składową poprzeczna Siła neutralizująca moment skręcający: Siła zastępcza wynosi: Do obliczeń przyjmuję siłę powiększoną o 30% Obliczam średnicę rdzenia śruby mocującej dr z warunku na rozciąganie: Przyjmuję klasę własności mechanicznych śruby 8.8 Rm=800MPa Re=640MPa Przyjmuję śrubę M22 wg PN83/M-02013 dla której d3=18,712mm d1=19,294mm d2=20,376mm h=2,5mm dobieram nakrętkę Nakrętkę dobieram wg PN-75/M-82144 Nakrętka M22 dobieram podkładkę Podkładkę dobieram wg PN-78/M-82006 Podkładka 23 Wymiary: obliczam długość śruby Długość śruby obliczam ze wzoru: Przyjmuję ls=60mm Ostatecznie dobieram M22x60-8.8-II wg PN-74/M-82105 Obliczam moment dokręcenia M=Ms+Mn M=273Nm Śruby należy dokręcić momentem 273 Nm IV. Obliczam wymiary widełek. Zakładam materiały: Przyjmuję materiał blachy i widełek: Stal węglowa zwykłej jakości St4, dla której Re=240MPa, przyjmuję xe=2 Dobieram blache do wykonania widełek 32x32x35 Połączenie widełek z śrubą dwustronną. Śrubę dwustronna należy wkręcić do oporu a następnie przyspawać. Sprawdzam długość skręcenia gwintu (śruba i widełki) z warunku wytrzymałości na docisk. Widełki (St4) - Re=240 Śruba dwustronna – Re=500*0,8=400MPa ; Sprawdzam długość skręcenia dla widełek, które wykonane są ze słabszego materiału. kc=120MPa kd=0,4*kc kd=48MPa Dla gwintu metrycznego walcowego mamy: h=1,75mm D=12mm D1=10,106mm lskr=20mm Długość skręcenia jest większa od wymaganej Literatura: Zbigniew Osiński „PKM” Witold Korewa „PKM” tom I Notatki z wykładów	kr=120MPa x=20 mm kr=120MPa e = 4 mm Ms=964,2Nm A=10000mm^2 kr=320MPa ls=60mm Ms=202,3Nm MN=71,25Nm M=273Nm kr=120MPa kd=48MPa H0=11,1mm