Projekt z maszynoznawstwa

Połączenie sworzniowe

GRUPA : Środa TP 11-13

Nazwiska :

Vitaliy Khairulin 212959

Aleksandra Maziarz 212263

Anna Dul 212332

Ewa Topór 212245

Klaudia Pajek 212262

Zadanie :

Zaprojektować połączenie sworzniowe dla wybranego węzła kratownicy.

Obciążenie w prętach przyjąć 40 razy większe.

a) wykonać rysunek koncepcyjny połączenia

b) przeprowadzić analizę naprężeń w wybranych elementach połączenia

c) dobrać materiały i przeprowadzić obliczenia wytrzymałościowe

d) dobrać sworzeń i elementy zabezpieczające sworzeń przed wypadnięciem z konstrukcji

e) wykonać rysunek złożeniowy połączenia.

Nasz węzeł ( I ) :

F₁ = 40000 N

S₁ = 40000N

S₂ = 40000 N

Średnica pręta S₁ i S₂ = 18 mm

Dobrane materiały :

Dane z poniżej tabeli zaczerpnięte z normy : PN – EN 10025:2005

	materiał na pręty	materiał na sworzeń
	E335 [MPa]	E360 [ MPa]
Rm	590	690
Re	335	365
kr	160	175
kg	195	210
kd	173	183
kt	120	131

Obliczenia :

Wyznaczanie średnicy sworznia :

d – średnica sworznia [m]

F – siła obciążająca połączenie [N]

k_t – dopuszczalne naprężenie na ścinanie dla danego materiału [Pa]

po przekształceniu:

Po podstawieniu :

$\mathbf{d} \geq \sqrt{\frac{2 \bullet 40000N}{\pi \bullet 131 \bullet 10^{6}\text{Pa}}}$ = 13,94 mm ≤ 16 mm (wg normy PN90/M-83007)

Obliczenia wymiarów ucha :

1) Grubość

Wykorzystujmy warunek na nacisk powierzchniowy:

Gdzie:

k_d – nacisk dopuszczalny na docisk powierzchniowy dla materiału z którego wykonane jest ucho [Pa]

I – grubość ucha

Po przekształceniu wzoru otrzymujemy:

$\mathbf{I} \geq \frac{F}{d \bullet k_{d}} = \frac{40000N}{0,016m \bullet 183 \bullet 10^{6}\text{Pa}} =$ 13,66 mm ≈ 14 mm

(W rysunku przyjmujemy 24 mm, ponieważ grubość ucha musi być większa niż grubość pręta która wynosi 18 mm oraz nie wpłynie to negatywnie na wartość a i c)

2) Wyznaczenie wielkości wymiaru a i c pokazanych na poniższym rysunku:

Wymiar a określa przekrój, w którym wyróżniamy naprężenie rozciągające i zginające. Założenie trójkątnego rozkładu naprężeń pozwala na wyznaczenie c z zależności:

$$\mathbf{c} > \frac{2F}{Ik_{r}} + d = \frac{80000N}{0.014\ m \bullet 175\ \bullet 10^{6}\text{Pa}} + 0.016m = 48,65\ mm\ \approx \ \mathbf{49\ mm}$$

Wymiar c określa przekrój pręta mocno zakrzywionego oraz poddanego naprężeniu zginającemu:

Po przekształceniu wymiar parametru a wyznaczamy z:

$$\mathbf{a} \geq \sqrt{\frac{40000N \bullet \left( 0,049\ m + \frac{0,016m}{2} \right)}{2 \bullet 0,014\ m \bullet 210 \bullet 10^{6}}} = 19,69\ mm \approx \mathbf{20\ mm}$$

Obliczenia parametrów widełek :

Grubość (b) widełek

Wykorzystujmy warunek na nacisk powierzchniowy:

Po przekształceniu wzoru otrzymujemy:

b ≥ $\frac{F}{2 \bullet d \bullet k_{d}} = \ \frac{40000N}{2 \bullet 0,016m \bullet 183 \bullet 10^{6}\text{Pa}} =$ 6,83 mm ≈ 7 mm