zawiesie liniowe moje x, PKM


AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

0x08 graphic
im. Stanisława Staszica w Krakowie

KATEDRA PODSTAW BUDOWY I EKSPLOATACJI MASZYN

PROJEKT ŚRUBOWEGO ZAWIESIA LINY

Dane:

Qmax = 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:

Q0x01 graphic
=22[kN]

α=60o

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= 285 [MPa]

Rm= 375 [MPa]

Xe=2,30

Qmax = 22 [kN] = 22000 [N]

krobl =105,326= 105 326[Pa]

Qmax = 22 [kN] = 22000[N]

d3 = 16,933 [mm]

d3 = 0,016933 [m]

h=2,5 [mm]

d2= 18,376 [mm]

μ = 0,2

α = 60[o]

γ = 1,48 [o]

ρ' = 1,49 [o]

Qmax = 22 [kN] = 22000 [N]

d2= 18,701 [mm] = 0,018701 [m]

γ = 1,48 [o]

ρ' = 1,52 [o]

d3 = 16,76 [mm]

d3 = 0,01676 [m]

Ms = 10,536[Nmm]

Wo= 953,304 [mm3]

σr= 97,963 [MPa]

τs = 11,052 [MPa]

σz = 99,551 [MPa]

kr = 123,91 [MPa]

Re= 285 [MPa]

σz = 99,551 [MPa]

Xe,przerw = 2,86

Xe = 2,30

D = d= 20,000[mm]

M20

kr = 123,913 [MPa]

m = 32 [mm]

P =2,5 [mm]

imin =13

ib = 1

Qmax = 22000 [N]

d =0,020 [m]

D1 = 0,017835 [m]

izc = 12

σd = 16,284 [MPa]

pdop = 99,130 [Mpa]

pdop = 22 [MPa] (według podrozdz.3.5,3.6)

H = 60[mm]

m= 32[mm]

bobl =62 [mm]

l =180 [mm]

mmin = 32[mm]

L = 200[mm]

b = 62[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 = 123,913 [MPa]

Dla stali St7

Re= 355 MPa

Przyjęto:

Xe = 1,9

Qmax = 22000 [N]

d0 = 0,018 [m]

pdop=46,71 [MPa]

Qmax = 22000 [N]

g = 0,008 [m]

kr= 186,842 [MPa]

d0 = 0,018 [m]

l3 = 44

d0 = 18 [mm]

Qmax = 22000 [N]

g = 0,014 [m]

S = 0,022 [m]

St7 (355MPa)

kg = 250,52 [Mpa]

Mgmax = 137,5 [Nm]

Wx= 572,56*10-9 [m3]

d0 = 18 [mm]

S = 22 [mm]

Qmax = 22000 [N]

F2 = 0.000378 [m2]

pdop = 46,71 [Mpa]

d0 = 18 [mm]

g = 14 [mm]

Qmax = 22000 [N]

F3 = 0,000504 [m2]

pdop = 46,71 [Mpa]

Założono:

b= 0,5*S sworzeń o średnicy d=18mm według:

PN-93/M-83002

l2 =7 mm

S= 22 mm

d=18 mm

b = 30[mm]

g = 14 [mm]

z0 = 0,8

z = 0,9

kr= 186,842 [MPa]

Qmax = 22000 [N]

α = 600

a = 40 [mm]

g = 14 [mm]

l0 = 2 [mm]

α = 600

g = 14 [mm]

l0 = 2[mm]

Q = 22000 [N]

σg = 23,57 [MPa]

σr = 34,03 [Mpa]

tt = 19,64 [Mpa]

kg'= 134,53 [Mpa]

  1. 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-840300x01 graphic

Założenie wartości współczynnika bezpieczeństwa Xe, oraz obliczenie dopuszczalnych naprężeń rozciągających

0x01 graphic

Obliczanie wstępne średnicy rdzenia śruby d3, tylko z warunku na rozciąganie, przyjmując w obliczeniach, według wzoru

0x08 graphic

Z normy PN-83/M-02013 przyjmuję najbliższy większy gwint metryczny zwykły tj. M20 oraz dobieram pozostałe parametry gwintu śruby i nakrętki.

0x08 graphic

d3 ≥ 16,452 [mm]

2. Obliczenia sprawdzające przyjętych założeń i obliczeń wstępnych

Obliczanie naprężeń rozciągających σr w rdzeniu śruby(d3)

0x08 graphic

Obliczanie kąta wzniosu linni śrubowej γ według

0x08 graphic

Przyjęcie wartości współczynnika tarcia μ oraz obliczanie pozornego kąta tarcia ρ'

0x01 graphic

Sprawdzenie samohamowności gwintu

γ < ρ'

Obliczanie momentu skręcającego Ms w rdzeniu śruby

0x08 graphic

Określenie wskaźnika wytrzymałości przekroju śruby na skręcanie Wo

0x08 graphic

Obliczanie naprężeń skręcających ts w rdzeniu śruby

0x01 graphic

Przeprowadzenie sprawdzających obliczeń naprężeń zastępczych σz

0x08 graphic

0x01 graphic

99,551≤ 123,91

Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa

0x01 graphic

0x01 graphic

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, dla stali St5.

L = 200[mm]

D = 35[mm]

mmin = 32[mm]

d1 = 25[mm]

d2 = 30[mm]

d3 = 10[mm]

Określenie wartości nacisków dopuszczalnych pdop dla połączeń ruchowych niezbyt często poruszanych

pdop = 0,8*kr

Obliczanie ilości zwojów w nakrętce imin

0x01 graphic

Obliczanie ilości zwojów czynnych izc

0x01 graphic

Obliczanie naprężeń w gwincie σd pochodzących od docisku zwojów gwintu i nakrętki

0x01 graphic

Porównanie wartości obliczonych nacisków σd z naciskami dopuszczalnymi pdop

0x01 graphic

20, < 99,130

(warunek spełniony)

Do dalszych obliczeń przyjęto zatem nakrętkę napinającą otwartą M20 według PN-57/M-82269, ze stali St5.

4. Obliczenia i dobór długości śruby oczkowej „l” dla danego skoku naciągu linowego H, oraz wymaganej minimalnej długości wkręcenia mmin

0x01 graphic

Obliczanie nagwintowanej części śruby oczkowej „bobl

0x01 graphic

Dobór znormalizowanej długości nagwintowanej części śruby „b” według PN-77/M-82425

Dobór b w zakresie 125 < l ≤ 200 dla M20 jest równe 62

bobl ≤ b czyli 62 ≤ 62

(warunek spełniony)

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

0x01 graphic

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

0x01 graphic

62,5 [MPa] ≤ 123,913 [MPa]

(warunek spełniony)

0x01 graphic

II Połączenie sworzniowe

1.Obliczanie wymiarów gabarytowych widełek

( b x g ) połączenia sworzniowego

Przyjęcie wartości naprężeń dopuszczalnych kr dla materiału widełek połączenia sworzniowego

0x01 graphic

Dobór materiału widełek według PN-72/H-84020. Przyjęcie wartości nacisków dopuszczalnych pdop dla sworzniowych połączeń spoczynkowych

Obliczenie szerokości widełek „g”

0x08 graphic

Przyjęcie wartości g według PN-72/H-93202 i

PN-72/H-93211

g = 14 [mm]

0x01 graphic

Obliczenie wysokości widełek „b” z warunku na rozciąganie w przekrojach osłabionych otworami pod sworzeń

0x01 graphic

Przewiduje się, że widełki będą wykonane ze stali St7 w formie walcowanego pręta o przekroju kwadratowym. Dla uzyskania wymiaru poprzecznego widełek l3 = 44 mm wybrano pręt o przekroju kwadratowym o wymiarach 52x52 mm według PN-72/H-93201. Dla uzyskania wymaganych wymiarów poprzecznych widełek można zastosować obróbkę skrawaniem.

0x01 graphic

Przyjęcie wartości b z szeregu szerokości zalecanych według PN-72/H-93202 i PN-72/H-93211

b = 30 [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

0x01 graphic

Obliczanie maksymalnego momentu gnącego Mgmax

0x01 graphic

Obliczanie naprężeń zginających σg oraz dobór materiału sworznia według PN-72/H-84020

0x08 graphic
0x01 graphic

3.Przeprowadzenie obliczeń sprawdzających nacisków powierzchniowych występujących w połączeniu sworzniowym

Obliczanie przekroju oczka śruby narażonego na naciski powierzchniowe

0x08 graphic

0x01 graphic

Obliczanie sprawdzające nacisków powierzchniowych p w oczku śruby

0x08 graphic

Obliczanie przekrojów widełek(F3) narażonych na naciski powierzchniowe

F3 = 2dog

Obliczanie sprawdzające nacisków powierzchniowych p w widełkach

P2 = Qmax / F3 < pdop

4. Dobór znormalizowanej długości sworznia według PN-63/M-83002, podkładki według PN-78/M-82005, oraz zawleczki według PN-76/M-82001

0x01 graphic

Zakładam sworzeń o średnicy d=18mm.

Wymagana długość roboczej części sworznia:

lw= S+2*b+s+gp-d1/2+d0+l2

lw= 2*S+s+gp-d1/2+d0+l2

gdzie:

b- szerokość jednej odnogi widełek,

s- minimalny luz poosiowy ( przyjęto s=0,5 mm- zalecana wartość według PN-63/M-83000),

gp- gruboć podkładki dobrana według PN-90/M-82004,

d0 - średnica zawleczki według PN-76/M-82001,

d1- średnica otworu zawleczkowego według

PN-90/M-83002,

l2- minimalna odległość otworu zawleczkowego od końca sworznia dobrana według PN-90/M-83002

Z normy PN-90/M-83002 dobieram najbliższą większą długość sworznia: l=60 mm, dla średnicy d=18 mm.

Wymagana grubość widełek wynosi:

l3= S+2*w= 44 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

0x01 graphic

Obliczanie naprężeń dopuszczalnych dla spoiny czołowej wg wzoru

0x08 graphic

Obliczanie naprężeń zginających w spoinie pochodzących od składowej Qmaxcosα według wzoru

0x01 graphic

Obliczanie naprężeń rozciągających w spoinie, pochodzących od składowej Qmaxsinα

0x01 graphic

Obliczanie naprężeń ścinających pochodzących od składowej Qmmaxcosα

0x01 graphic

Sprawdzenie naprężeń zredukowanych występujących w spoinie według wzoru

0x01 graphic

66,70 < 134,53 [MPa]

Warunek wytrzymałościowy dla spoiny został spełniony. Na tej podstawie można zastosować połączenie spawane dla połączenia płaskowników z płytą w celu wykonania zaczepu naziemnego.

IV. Zabezpieczenia antykorozyjne

Instrukcja użytkowania mechanizmu napinającego:

W miarę potrzeby usuwać zanieczyszczenia z gwintowanych elementów oraz uzupełniać smaru plastycznego na śrub oczkowych.

W miarę potrzeby sprawdzać, czy na elementach mechanizmu naciągowego nie ma znaczących ognisk korozji, wytarć lub peknięć.

kr = 123,913 [Mpa]

krobl =105,326 [Mpa]

d3 = 16,933[mm]

D1=d1 = 17,294 [mm]

D2=d2= 18,376 [mm]

D = d = 20,000 [mm]

h =P =2,5 [mm]

σr=97,693 [Mpa]

tanγ = 0,0259

γ= 1,48 [o]

tan ρ' = 0,346

ρ'= 1,49 [o]

1,48< 1,49

Ms =10,536[Nm]

Wo = 953,304 [mm3]

τs = 11,052 [Mpa]

σz = 99,551 [Mpa]

Xe,przerw = 2,86

2,86 ≥ 2,30

pdop = 99,130 [Mpa]

imin = 13

izc = 12

σd = 16,284[Mpa]

bobl =62 [mm]

l =180 [mm]

hmax = 496[mm]

hmin = 436 [mm]

F1 = 352 [mm2]

σr = 62,5 [Mpa]

kr= kc = 186,842 [Mpa]

gobl = 13,083 [mm]

Przyjęto najbliższą wartość z normy

PN-72/H-93211, która wynosi

g=14 [mm]

b =23,35 [mm]

Ze względów wytrzymałościowych i konstrukcyjnych przyjęto b= 30 mm.

Wx= 572,55 [mm3]

Mgmax = 137,5 [Nm]

σg = 240,15 [Mpa]

240,15 < 250,52

F2 = 378 [mm2]

P = 58,2 [Mpa]

44,2 < 46,71 [Mpa]

F3 = 504 [mm2]

P2 = 43,65 [Mpa]

43,65 < 46,71 [Mpa]

lw=58 mm

s= 0,5 mm

gp= 3 mm

d0= 18 mm

d1= 5 mm

l2= 8 mm

l= 60 mm

l3 = 44 mm

l0 = 2[mm]

kg'= 134,53 [MPa]

σg = 23,57 [MPa]

σr = 34,03 [MPa]

tt = 19,64 [MPa]

σz = 66,70 [MPa]

66,70 < 134,53[MPa]



Wyszukiwarka