KATEDRA PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

WYDZIAŁ: MECHANICZNY - TECHNOLOGICZNY

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

PROJEKT II Z PKM

„Wózek”

Mateusz Skuza

KIERUNEK: MIBM

GRUPA: 5

SEMESTR: IV

ROK AKADEM.: 2001/2002

Dane:

l = 1,5 [m]

l/2 = 0,75 [m]

Q = 1300 [kg] * 9,81 [m/s²] = 12753 [N] = 12,7 [kN]

Q/5 = 2,54 [kN]

M_A = R_a * l

M_A = 0,13 * 0,060 = 0,0078 [kN]

1. Równania równowagi.

∑F_ix = 0

∑F_iy = 0 - R_A - R_B +Q/5 = 0

∑M_iA = 0 - M_A - Q/5 * l - M_B = 0

-0,13 - 0,13 + 0,26 = 0

R_A * l = M_A

R_B * l = M_B

Rysunek I

M_a Q M_b

R_a R_b

Obliczenia momentu gnącego dla kółek wysuniętych na zewnątrz:

Reakcja Ra i Rb wynosi 0.13 [kN]

[kN]

Długość całkowita belki 2l = 1.5 [m]

[m]

Wysięg zestawu skrętnego [m]

[m]

Moment w podporze Ra [kNm]

[kNm]

l = 0,75 [m]

2l = 1.5 [m]

Obliczam pierwszy przedział I 0<x<l

0 ≤ x ≤ l

Mg₁ = R_A* x - M_A

Mg_{1x = 0} = 0.13 * 0 - 0,008 = - 0,008 [kNm]

Mg_{1x = l} = 0.13 * 0.75 - 0,008 = 0,0975 - 0,008 = 0,0895 [kNm]

Obliczam pierwszy przedział II l<x<2l

l ≤ x ≤ 2l

Mg₁ = R_A* x - Q*(x - l) - M_A

Mg_{1x = l} = 0,13 * 0.75 - 2.54*(0,75 - 0,75) - 0,008 = 0.0975 - 0,008 = 0,0895 [kNm]

Mg_{1x = 2l} = 0,13 * 2* 0,75 - 2,54*(1,5 - 0,75) - 0,008 = - 0,008 [kNm]

Rysunek II

M_a Q M_b

R_a R_b

Obliczenia momentu gnącego dla kołek wysuniętych do wewnątrz

Reakcja Ra i Rb wynosi 0.13 [kN]

[kNm]

Długość całkowita belki 2l = 1.5 [m]

[m]

Wysięg zestawu skrętnego [m]

[m]

Moment w podporze Ra [kNm]

[kNm]

Obliczam pierwszy przedział I 0<x<l

0 ≤ x ≤ l

Mg₁ = R_A* x + M_A

Mg_{1x = 0} = 0.13 * 0 + 0,008 = 0,008 [kNm]

Mg_{1x = l} = 0.13 * 0.75 + 0,008 = 0,0975 + 0,008 = 0,1055 [kNm]

Obliczam pierwszy przedział II l<x<2l

l ≤ x ≤ 2l

Mg₁ = R_A* x - Q*(x - l) + M_A

Mg_{1x = l} = 0,13 * 0.75 - 2.54*(0,75 - 0,75) + 0,008 = 0.0975 + 0,008 = 0,1055 [kNm]

Mg_{1x = 2l} = 0,13 * 2* 0,75 - 2,54*(1,5 - 0,75) + 0,008 = 0,008 [kNm]

Obliczanie wskaźnika przekroju:

Wz - wskaźnik wytrzymałości przekroju [cm3]

Mgmax - maksymalny moment gnący [kNm]

kg - naprężenie dopuszczalne [MPa]

Mg = 0,1055 [kNm] = 1055 [Nm]

kg = 120 [MPa] = 120*106 [Pa]

Z tablicy wybrano następujący materiał:

Stal niestopową konstrukcyjną ogólnego przeznaczenia St3S PN-88/H-84020

Dla której naprężenie dopuszczalne wynosi:

kg = 145 MPa = 145*10⁶ Pa Pa =

[Pa] = [N/m²]

Mg = 0,1055 [kNm]

Mg = 105,5 [Nm]

[m³]

WZ = 87,97 [cm³]

Na podstawie wskaźnika wytrzymałości dobrano kątownik równoramienny z PN-84/H-93401 o wymiarach 75 * 75 * 8

Obliczanie połączeń spawanych

Stal niskostopowa konstrukcyjna ogólnego przeznaczenia według PN-88/H-80020 ST0S

fd = 305 [MPa]

1. Charakterystyki geometryczne spoiny

- pole przekroju

As = 11.50 [cm2] = 1150 [mm2]

[mm²]

Moment bezwładności kątownika 75 * 75 * 8 odczytany z tablic kształtowników Huty Katowice wynosi:

Jx - moment bezwładności

[cm⁴]

[cm⁴]

e - odległość od osi x - x

[cm³]

Wskaźnik przekroju na zginanie

[cm³]

Wskaźnik wynosi 25.072 [cm3] = 25.072 * 103 [mm3]

2. Składowe naprężeń

Siła normalna wynosi

[kN]

[mm²]

- od siły osiowej w [MPa] wynosi:

[MPa]

- od momentu zginającego w [MPa] wynosi:

[MPa]

[cm³]

[MPa]

- maksymalne naprężenia normalne w [MPa]

[MPa]

- naprężenia styczne w [MPa]

[mm²]

[MPa]

3. Określenie współczynnika

- stosunek naprężeń średnich do maksymalnych

- współczynnik wytrzymałości spoiny

4. Warunek nośności spoiny w [MPa]

[MPa]

5. Masa wózka

Masa 1 [m] kątownika = 9,03 kg

W projektowanym wózku zużyto 6 [m] kątownika typu 75 x 75 x 8

Masa wózka wynosi:

6 * 9,03 = 54,18 [kg]

Obliczam nośność kółka:

N_k = 1300 + 54,18/5 = 270,836 [kg]

N_k = 270,8 kg = 2656,548 N = 2,6 [kN]

Z katalogu firmy Promag zostały dobrany zestaw kołowy serii: POEV

Nr referencyjny zestawu skrętnego: L-POEV 160R

Średnica koła: 160 mm

Szerokość koła: 50 mm

Nośność: 300 kg

Wysokość całkowita: 195 mm

Rozmiar płyty głównej: 140 * 110

Rozstaw otworów: 105 * 75 - 80

Średnica otworów na śruby: 11 mm

Wysięg zestawu skrętnego: 60 mm

Masa zestawu skrętnego: 2,4 kg

6. Weryfikacja połączenia śrubowego

Ze względu na otwory montażowe występujące w kółkach skrętnych o średnicy φ11 przyjęto śruby M10.

Weryfikacja połączenia śrubowego:

M10 * 40 - 5.6

R_m = 5 * 100 MPa = 500 [MPa]

R_e = 6 * 10% = 0,6

R_er = 0,6 * 500 MPa = 300 [MPa]

Obciążenie przenoszone przez łożysko:

C_k/C_s = 1,5

X_s = 2,5

h - wysokość całkowita kółka

h = 195 [mm]

γ = 30 [mm]

ł = 1,5

a - wysięg zestawy skrętnego

a = 60 [mm]

270,8 kg = 2656,548 N = 2,6 [kN] = k

N = k * cos 60° = 1328,274 [N]

S = (N * ł)/γ = 66,412 [N]

Kv = Re/x_s = 120 [MPa]

Q_p - obciążenie właściwe

Q_p = Q₁ + Q₂

Liczba śrub przypadająca na jedno mocowanie kółka

i = 5

Q₁ = N/i

Q₁ = 256,65 [N]

Q₂ = (2*(S*h - N*a):(i * l)

Q₂ = 207,46

Q_p = 464,11 [N]

Q_z - nacisk resztkowy

Q_w - obciążenie wstępne

Q_z > 0,2 * Q_w

Q_w = Q_z/0,2

μ = 0,15

Q_w = S/0,2 * μ * i

Q_w = 249,045

Q = Q_w + Q_p * 1/ (1+C_k/C_s)

Q = 285,262 [N]

Naprężenie rozciągające

σ_r = Q/π*r < k_v

d_v - średnica rdzenia śruby

d_v = 2r

d_v > 4 * Q/ π*k_v

d_v = 1,944

---