AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

KATEDRA PODSTAW BUDOWY I EKSPLOATACJI MASZYN

PROJEKT ŚRUBOWEGO ZAWIESIA LINY

Dane:

Q_max = 22 [kN]

α= 60 [^o]

H = 70[mm]

Imię i nazwisko: Patryk Murzyn

Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii

Kierunek: Górnictwo i Geologia

Rok: II, Grupa: B1

ZADANIE PROJEKTOWE NR 1

1.Temat:

Zaprojektować śrubowe zawieszenie liny.

2.Dane:

Q=22[kN]

α=60^o

H=70 mm

3.Założenia projektowe:

- wytwarzanie jednostkowe,

- wymagana odporność na działania atmosferyczne,

- regulacja siły napinającej

4.Obliczenia i dobór

1. Połączenie śrubowe

1. Obliczyć i dobrać śruby oczkowe

2.Obliczyć i dobrać nakrętkę napinającą rurową

2. Połączenia sworzniowe

1.Obliczyć i dobrać sworzeń

2. Dobrać podkładkę i zawleczkę do sworznia

3. Obliczyć wymiary widełek

3.Połączenie spawane

1. Obliczyć wymiary spoiny czołowej widełek

DANE	OBLICZENIA	WYNIKI
Znak stali: St5 Re= 280 [MPa] Xe=2,3 Qmax = 22 [kN] = 22000 [N] krobl =103,478= 103 478[Pa] Qmax = 22 [kN] = 22000[N] d3 = 16,76 [mm] d3 = 0,01676 [m] h=2 [mm] d2= 18,701 [mm] μ = 0,15 α = 60[^o] γ = 1,95 [^o] ρ' = 7,05 [^o] Qmax = 22 [kN] = 22000 [N] d2= 18,701 [mm] = 0,018701 [m] γ = 1,95 [^o] ρ' = 7,05 [^o] d3 = 16,76 [mm] d3 = 0,01676 [m] Ms = 32581,42[Nmm] Wo= 964,176 [mm^3] σr= 115,5 [MPa] τs = 54,7 [MPa] σz = 113,26 [MPa] kr = 113,26 [MPa] Re= 280 [MPa] σz = 113,26 [MPa] Xe,przerw = 2,47 Xe = 2,30 D = d= 20,000[mm] M20 kr = 104,35 [MPa] m = 32 [mm] P = 2 [mm] imin = 16 ib = 1 Qmax = 22000 [N] d =0,020 [m] D1 = 0,017835 [m] izc = 15 σd = 22,79 [MPa] pdop = 20,871 [MPa] Qmax = 22000 [N] d =0,024 [m] D1 = 0,017835 [m] izc = 15 H = 60[mm] m= 32[mm] bobl =67 [mm] l =180 [mm] mmin = 32[mm] L = 200[mm] b = 18[mm] D1 = 34 [mm] d0 = 18 [mm] S = 22 [mm] Qmax = 22000 [N] D1 =0,034 [m] d0 = 0,018 [m] S = 0,022 [m] kr = 121,739 [MPa] St5 Pdop = 90 N/mm^3 Qmax = 22000 [N] d0 = 0,018 [m] Pdop = 90 N/mm^3 Re = 360 [MPa] Xe = 2,3 Qmax = 22000 [N] g = 0,008 [m] kr= 128,56 * 10^6 [N/m^2] d0 = 0,018 [m] d0 = 18 [mm] Qmax = 22000 [N] g = 0,008 [m] S = 0,022 [m] St7 (360MPa) kg = 210 [Mpa] Mgmax = 110,5 [Nm] Wx= 572,56 [mm^3] =0,00000057256 [m^3] d0 = 18 [mm] S = 22 [mm] Qmax = 22000 [N] F2 = 0.000378 [m^2] pdop = 120 [Mpa] d0 = 18 [mm] g = 8 [mm] Qmax = 22000 [N] F3 = 0,000288 [m^2] pdop = 120 [Mpa] S = 22 [mm] gw = 8 [mm] gp = 3 [mm] d0 = 1,9 [mm] f0 = 7 [mm] k= 3 [mm] b = 65 [mm] g = 8 [mm] z0 = 0,8 z = 0,9 kr = 175 [MPa] Qmax = 13000 [N] α = 70^0 a = 40 [mm] g = 6 [mm] l0 = 33 [mm] α = 60^0 g = 8 [mm] l0 = 49 [mm] Q = 22000 [N] α = 60^0 g = 8 [mm] l0 = 49 [mm] Q = 22000 [N] σg = 31,78 [MPa] σr = 24,03 [Mpa] tt = 14,03 [Mpa] kg’= 126 [Mpa]	Połączenie śrubowe 1.Przeprowadzenie wstępnych obliczeń średnicy rdzenia śruby oczkowej d3 obciążonego siłą osiową Q oraz momentem skręcającym Ms. Przyjęcie materiału śruby Re, Rm, oraz klasy własności mechanicznych według PN-72/H-84030 Założenie wartości współczynnika bezpieczeństwa Xe, oraz obliczenie dopuszczalnych naprężeń rozciągających Obliczanie wstępne średnicy rdzenia śruby d3, tylko z warunku na rozciąganie, przyjmując w obliczeniach, według wzoru Z normy PN-83/M-02013 przyjmuję najbliższy większy gwint metryczny zwykły tj. M8 oraz dobieram pozostałe parametry gwintu śruby i nakrętki. d3 ≥ 16,76 [mm] 2. Obliczenia sprawdzające przyjętych założeń i obliczeń wstępnych Obliczanie naprężeni rozciągających σr w rdzeniu śruby(d3) Obliczanie kąta wzniosu linni śrubowej γ według Przyjęcie wartości współczynnika tarcia μ oraz obliczanie pozornego kąta tarcia ρ’ Sprawdzenie samohamowności gwintu γ < ρ’ Obliczanie momentu skręcającego Ms w rdzeniu śruby Określenie wskaźnika wytrzymałości przekroju śruby na skręcanie Wo Obliczanie naprężeń skręcających ts w rdzeniu śruby Przeprowadzenie sprawdzających obliczeń naprężeń zastępczych σz 113,26 ≤ 113,26 Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 3.Sprawdzenie długości nakrętki do dobranej śruby oczkowej, z warunku na dopuszczalne naciski powierzchniowe pomiędzy zwojami gwintu i nakrętki Dobranie napinającej nakrętki rurowej według PN-57/M/82269 dla dobranej średnicy śrub oczkowych L = 200[mm] D = 35[mm] mmin = 32[mm] d1 = 25[mm] d2 = 30[mm] d3 = 10[mm] dobór materiału nakrętki wg PN-57/M-82268 Stal St5 Określenie wartości nacisków dopuszczalnych pdop dla połączeń ruchowych niezbyt często poruszanych pdop = 0,8*kr Obliczanie ilości zwojów w nakrętce imin Obliczanie ilości zwojów czynnych izc Obliczanie naprężeni w gwincie σd pochodzących od docisku zwojów gwintu i nakrętki Porównanie wartości obliczonych nacisków σd z naciskami dopuszczalnymi pdop 22,79 < 20,871 (niespełniony warunek) UWAGA ! Niespełniony warunek. Zmieniam średnic nakrętki z d= 20 mm na d=24 mm σd= 10,87 MPa 4. Obliczenia i dobór długości śruby oczkowej „l” dla danego skoku naciągu linowego H, oraz wymaganej minimalnej długości wkręcenia mmin Obliczanie nagwintowanej części śruby oczkowej „bobl” Dobór znormalizowanej długości nagwintowanej części śruby „b” według PN-77/M-82425 b = f (M20, bobl) b ma być większe lub równe bobl Dobór zakresu długości śruby według PN-77/M-82425 125 < l ≤ 200 Dobór znormalizowanej długości śruby oczkowej „l” według PN-77/M-82425 d0 = 18 [mm] S = 22 [mm] D1 = D2 = D3 = 34 [mm] k = 28 [mm] r = 4 [mm] Obliczanie wymiarów gabarytowych złącza śrubowego hmax i hmin hmax = 2l – 2mmin +L hmin = 2l – 2b +L 5.Obliczanie naprężeń rozrywających w oczku śruby oczkowej Obliczanie przekroju niebezpiecznego F1 w oczku śruby F1 = ( D1 – d0 )S Sprawdzenie naprężeń rozrywających w przekroju F1 II Połączenie sworzniowe 1.Obliczanie wymiarów gabarytowych widełek ( b x g ) połączenia sworzniowego Dobór materiału widełek według PN-72/H-84020. Przyjęcie wartości nacisków dopuszczalnych pdop dla sworzniowych połączeń spoczynkowych Obliczenie szerokości widełek „g” Przyjęcie wartości g według PN-72/H-93202 i PN-72/H-93211 g = 8 [mm] Przyjęcie wartości naprężeń dopuszczalnych kr dla materiału widełek połączenia sworzniowego Obliczenie wysokości widełek „b” z warunku na rozciąganie w przekrojach osłabionych otworami pod sworzeń Przyjęcie wartości b z szeregu szerokości zalecanych według PN-72/H-93202 i PN-72/H-93211 b = 50 [mm] 2.Sprawdzenie wytrzymałości przekroju sworznia z warunku na zginanie (σg <kg) Zakładamy, że sworzeń będzie luźno pasowany z oczkiem i widełkami oraz przyjmujemy pasowanie ruchowe H11/h11 Obliczanie wskaźnika wytrzymałości przekroju sworznia na zginanie Obliczanie maksymalnego momentu gnącego Mgmax Obliczanie naprężeni zginających σg oraz dobór materiału sworznia według PN-72/H-84020 Z norm dobieramy kg=170MPa dla jakości 11H σg≤ kg 179,18 < 170 [MPa] UWAGA!! Niespełniony warunek. Zmiana stali na St7: kg = 210 [MPa] 179,18 < 210 [MPa] 3.Przeprowadzenie obliczeń sprawdzających nacisków powierzchniowych występujących w połączeniu sworzniowym Obliczanie przekroju oczka śruby narażonego na naciski powierzchniowe Obliczanie sprawdzające nacisków powierzchniowych p w oczku śruby 58,2MPa < 120N/mm^2 Obliczanie przekrojów widełek(F3) narażonych na naciski powierzchniowe F3 = 2dog Obliczanie sprawdzające nacisków powierzchniowych p w widełkach P2 = Qmax / F3 < pdop p≤ pdop 4. Dobór znormalizowanej długości sworznia według PN-63/M-83002, podkładki według PN-78/M-82005, oraz zawleczki według PN-76/M-82001 l0= S + 2gw + gp + d0/2 l = l0 + f0 Przyjęcie długości sworznia wg PN-63/M-83002 l = 57,5 [mm] lmin= l0+f0= 50,5+7=57,5 [mm] Z norm dobieramy lmin =58[mm] L= lmin+ k= 61 [mm] III Połączenie spawane 1.Sprawdzenie naprężeń zredukowanych w spoinie łączącej widełki z masztem Założenie spoiny czołowej o parametrach z0 = 0,8, z = 0,9, grubość spoiny gs jest równa grubości widełek g Przyjęcie długości obliczeniowej spoiny z uwzględnieniem wysokości widełek b Obliczanie naprężeń dopuszczalnych dla spoiny czołowej wg wzoru Obliczanie naprężeń zginających w spoinie pochodzących od składowej Qmaxcosα według wzoru Obliczanie naprężeń rozciągających w spoinie, pochodzących od składowej Qmaxsinα Obliczanie naprężeń ścinających pochodzących od składowej Qmmaxcosα Sprawdzenie naprężeń zredukowanych występujących w spoinie według wzoru 60,87 < 126 [MPa]	kr = 121,739 [Mpa] krobl =103,478 [Mpa] d3 = 16,76[mm] D1=d1 = 17,835 [mm] D2=d2= 18,701 [mm] D = d = 20,000 [mm] h =P =2 [mm] σr=96,97 [Mpa] tanγ = 0,034 γ= 1,95 [^o] tan ρ’ = 0,123 ρ’ = 7,05 [^o] 1,95 < 7,05 Ms =32581,42[Nmm] Wo = 964,176 [mm^3] τs = 33,79 [MPa] σz = 113,26 [MPa] Xe,przerw = 2,47 2,47 ≥ 2,30 pdop = 20,87 [Mpa] imin = 16 izc = 15 σd = 22,79[Mpa] σd= 10,87 MPa bobl =67 [mm] l =180 [mm] hmax = 496[mm] hmin = 436 [mm] F1 = 352 [mm^2] σr = 62,5 [Mpa] 62,5 ≤ 121,739 gobl = 6,79 [mm] kr =128,26 [Mpa] b =50 [mm] Wx= 572,3 [mm^3] Mgmax = 104,5 [Nm] σg = 179,18 [Mpa] 179,18 < 170 F2 = 378 [mm^2] P = 58,2 [Mpa] 58,2 < 120 F3 = 288 [mm^2] P2 = 76,388 [MPa] 76,388 < 120 [N/mm^2] l0= 50,5 [mm] l = 57,5 [mm] lmin= 58 [mm] L=61 [mm] z0 = 0,8 z = 0,9 gs= 6 l0 = 49 [mm] kg’= 126 [MPa] σg = 31,78 [MPa] σr = 24,03 [MPa] tt = 14,03 [MPa] σz = 60,87 [MPa] 60,87 < 126 [MPa]