AKADEMIA TECHNICZNO – ROLNICZA

w BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Temat: Podnośnik śrubowy ze śrubą ściskaną

Wykonał:

Studia dzienne magisterskie

Grupa: A Semestr: 5

Bydgoszcz, 2006/2007

1. Istota działania

Podnośnik śrubowy jest przeznaczony do podnoszenia silnika lub jego podzespołów, np. skrzynki zmiany biegów, zatrzymanie stolika na montaż danego zespołu, bądź podzespołu do korpusu oraz do demontażu na stolik podnośnika śrubowego wraz z możliwością przemieszczania spod pojazdu.

1. Dane ilościowe

• Maksymalny udźwig podnośnika śrubowego: 10000 N

• Częstotliwość pracy podnośnika śrubowego: kilka razy dziennie

• Prędkość podnośnika śrubowego: 2 mm/s

• Wysokość podnoszenia podnośnika śrubowego: 200 mm

• Konstrukcja korpusu podnośnika śrubowego: odlew

• Produkcja: masowa

• Kierunek działania podnośnika śrubowego: pionowy

• Płaszczyzna działania siły powodującej podno–

szenie ładunku podnośnika śrubowego: poziomy (prostopadły do osi śruby)

• Siła ręki osoby obsługującej podnośnik śrubowy: 300 N

• Rodzaj gwintu: trapezowy

1. Dane sytuacyjne

Podnośnik śrubowy jest urządzeniem przenośnym, napędzanym ręcznie. Podczas udźwigu urządzenie powinno spoczywać na płaskiej powierzchni. Używanie podnośnika śrubowego jest dozwolone tylko na czas wymiany określonego elementu maszyny, nie wolno pozostawiać go na dłuższy czas bez zabezpieczenia podniesionego elementu.

1. Koncepcje konstrukcyjne

5. Analiza koncepcyjna

Kryteria oceny poszczególnych koncepcji:

1. liczba elementów;

2. prostota konstrukcji;

3. koszt produkcji;

4. szybkość podnoszenia;

5. siła potrzebna do uruchomienia;

6. bezpieczeństwo obsługi.

Najlepsza ocena koncepcji wynosi: 3, średnia – 2, natomiast najgorsza– 1.

Numer koncepcji	a	b	c	d	e	f	Suma
1.	3	3	2	3	2	2	15
2.	2	2	2	1	2	2	11
3.	1	1	1	2	3	3	12

W świetle punktów koncepcyjnych, przyjętych kryteriów oceny koncepcji, najkorzystniejszy jest projekt pierwszy.

VI Dobór cech konstrukcyjno – geometrycznych podnośnika śrubowego

1. Obliczenia śruby

Na podstawie normy EN 10083–1:1991+A1:1996, dotyczącej stali niestopowej konstrukcyjnej ogólnego przeznaczenia, przyjmuję materiał na śrubę następującą stal: 25, po ulepszaniu cieplnym (hartowaniu i wysokim odpuszczaniu), o wytrzymałości na rozciąganie R_m = 500 MPa oraz granicy plastyczności R_e = 320 MPa, naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_c = 150 MPa, natomiast jednostronnie zmienne naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_cj = 85 MPa.

1. Obliczenie średnicy rdzenia śruby z warunku na ściskanie

Na podstawie PN–ISO 2901:1995, dotyczącej gwintów trapezowych symetrycznych, przyjmuję następujący gwint śruby: Tr346

Średnica rdzenia śruby: d_r = d₁ = d₃ = 27 mm

Przekrój rdzenia śruby: S_r = 573 mm²

Podziałka: P = 6 mm

Średnica gwintu śruby: d = 34 mm

Średnica dna wrębów nakrętki: D₄ = 35 mm

Średnica podziałowa śruby (nakrętki): d₂ = D₂ = 31 mm

Średnica otworu nakrętki: D₁ = 28 mm

1. Sprawdzenie śruby na wyboczenie

   1. Smukłość śruby

dla podnośnika:

maksymalna wysokość podnoszenia podnośnika śrubowego: h₁ = 200 mm

1. Względna smukłość

1. Warunek wytrzymałościowy na wyboczenie

na podstawie względnej smukłości: m_w = 1,79

Warunek został spełniony. Śruba nie ulegnie wyboczeniu.

1. Sprawdzenie samohamowności gwintu dobranej śruby

   1. Kąt wzniosu linii śrubowej

   2. Pozorny współczynnik tarcia

   3. Warunek samohamowności

Warunek został spełniony. Gwint jest samohamowny.

1. Obliczenie wymiarów nakrętki

   1. Szkic nakrętki

   2. Materiał nakrętki

Na podstawie EN 1982:1998, dotyczącej mosiądzu, przyjmuję następujący materiał nakrętki: mosiądz MM58. Posiada on wytrzymałość na rozciąganie R_m = 350 MPa oraz naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_c = 120 MPa, natomiast jednostronnie zmienne naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_cj = 70 MPa.

1. Wysokość nakrętki

Ze względów konstrukcyjnych przyjmuję wysokość nakrętki H = 50 mm.

1. Sprawdzenie liczby czynnych zwojów nakrętki

Liczba czynnych zwojów nakrętki mieści się w zalecanych (610zwojów).

1. Średnica zewnętrzna nakrętki

Ze względu na średnicę otworu w rurze przyjmuję D_n = 45 mm.

1. Wysokość kołnierza nakrętki

Ze względu na sposób mocowania pokrętła do nakrętki przyjmuję h = 30 mm.

1. Średnica zewnętrzna kołnierza nakrętki

Zakładając zastosowanie w kołnierzu otworów na pokrętło przyjmuje się D_k = 80 mm.

1. Obliczenie wymiarów korpusu

   1. Schemat korpusu i jego podstawowe wymiary

Przyjmuję konstrukcję odlewaną, rurową i wspornikami usztywniającymi oraz podstawą z otworami na utwierdzenie do stolika.

1. Materiał korpusu

Na podstawie PN-ISO/3755:1994, dotyczącej staliw węglowych konstrukcyjnych, przyjmuję następujący materiał korpusu: staliwo węglowe konstrukcyjne L500. Posiada ona wytrzymałość na rozciąganie R_m = 500 MPa, granicę plastyczności R_e = 320 MPa oraz naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_c = 150 MPa, natomiast jednostronnie zmienne naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_cj = 80 MPa.

1. Średnica zewnętrzna rury

Zakładam następującą grubość ścianki: g = 5 mm

1. Sprawdzenie grubości ścianki rury z warunku na ściskanie

Warunek został spełniony. Grubość ścianki jest prawidłowa.

1. Średnica podstawy podnośnika śrubowego (obliczana z warunku wytrzymałościowego na nacisk powierzchniowy)

Zakładam nacisk powierzchniowy na stolik: p_g = 0,5 MPa

1. Grubość podstawy podnośnika śrubowego

Uwzględniając sposób połączenia podstawy z rurą, ustalam grubość podstawy:

g_p = 5 mm

1. Średnica pierścienia

Średnicę pierścienia oblicza się z warunku wytrzymałościowego na nacisk powierzchniowy, którą następnie przyrównuje się do średnicy zewnętrznej kołnierza nakrętki obliczonej w punkcie 3.7. Ostatecznie przyjmuję się tę średnicę, która jest większa.

Po uwzględnieniu obliczeń w punktu 3.7. przyjmuję: D_k = 80 mm

1. Grubość pierścienia

Ustalam minimalną grubość pierścienia jak w punkcie 4.6. na następującą:

g_k = 5 mm

Ostateczną grubość pierścienia ustalam po uwzględnieniu głębokości rowków smarowniczych na powierzchni styku z kołnierzem nakrętki:

g_k = 10 mm

1. Wysokość korpusu

1. Całkowity moment obrotowy (tarcia) potrzebny do podniesienia ciężaru Q

Przyjmuję następujący współczynnik tarcia:

1. Sprawdzenie wytrzymałości śruby na naprężenia złożone (ze względu na połączenie ściskania i skręcania)

Warunek został spełniony. Śruba przeniesie ściskanie połączone ze skręcaniem.

1. Wymiary pokrętła

   1. Materiał pokrętła

Na podstawie PN–88/H–84020, dotyczącej stali niestopowej konstrukcyjnej ogólnego przeznaczenia, przyjmuję następujący materiał pokrętła: stal St4. Posiada ona wytrzymałość na rozciąganie R_m = 440 MPa, granicę plastyczności R_e = 275 MPa oraz naprężenia dopuszczalne na zginanie k_g = 155 MPa, natomiast obustronnie zmienne naprężenia dopuszczalne na ściskanie k_go = 55 MPa.

1. Teoretyczna długość pokrętła

Zakładam siłę osoby obsługującej podnośnik śrubowy: F_r = 300 N

1. Rzeczywista długość pokrętła

Szerokość dłoni pracownika b_d [mm]: 85

Promień gniazda na pokrętło r_n [mm]: 18

Liczba pokręteł i: 1

1. Głębokość gniazda w nakrętce

g_g = 22 mm

1. Średnica pokrętła

Przyjmuję następującą średnicę pokrętła: d_p = 20 mm.

1. Wymiary koronki

   1. Szkic koronki

Zakładam, że koronka jest wykonana razem ze śrubą.

Zakładam, że 50% powierzchni koronki przenosi obciążenie (rowki na powierzchni koronki).

1. Średnica zewnętrzna koronki

Przyjmuję następującą średnicę zewnętrzną koronki: D_k = 60 mm.

1. Wysokość koronki

Przyjmuję wysokość koronki h_k = 0,5 D_k

h_k = 30 mm

1. Sprawność gwintu i podnośnika śrubowego

   1. Sprawność gwintu

1. Sprawność podnośnika śrubowego

LITERATURA

1. EN 10083–1:1991+A1:1996

2. EN 1982:1998

3. PN–ISO/3755:1994

4. PN–ISO/2901:1995

5. PN–88/H–84020

6. Tadeusz Dobrzański „Rysunek techniczny maszynowy” Warszawa, WNT 2004

7. Andrzej Rutkowski „Części maszyn” Warszawa, WSiP 1998

8. Andrzej Rutkowski, Anna Stępniewska „Zbiór zadań z części maszyn” Warszawa, WSiP 1998