Podnośnik śrubowy

Dane:

Podnoszony ciężar Q= kN

Wysokość podnoszenia H_S= mm

Materiał śruby - , nakrętka -

1. Obliczenia śruby

1.1 Obliczenia wymiarów śruby.

Długość śruby l:

H₁ - część śruby, na której zamocowany jest pokrętak oraz długość śruby wchodząca w koronę.

Przyjmujemy H₁= mm

Swobodna długość wyboczeniowa:

Zakładamy, że zachodzić będzie sprężyste wyboczenie, obliczamy średnicę rdzenia śruby ze wzoru Eulera:

Gdzie:

x_w -współczynnik bezpieczeństwa

Przekształcając powyższe zależności wyznaczamy średnicę rdzenia śruby:

Przedstawiając do wzoru otrzymujemy średnicę rdzenia śruby:

Rys. 1. Schemat podnośnika śrubowego z napędem drążkowym z naniesionymi wymiarami

Ostatecznie przyjmujemy że na śrubie będzie nacięty gwint trapezowy symetryczny

Tr zgodnie z normą PN-85/M-02 017:

śruba:

średnica: rdzenia d₃ = mm

zewnętrzna d= mm

podziałowa d₂= mm

nakrętka:

średnica: otworu nakrętki D₁=

Sprawdzenie prawidłowości przyjęcia wyboczenia sprężystego obliczonego wg wzorów Eulera.

Dla materiału śruby wartość krytyczna wyboczenia:

=

1.2.Obliczenia momentu oporu gwintu

Całkowity moment oporu gwintu M_c obliczamy ze wzoru:

M_s - moment skręcający,

M_t - moment tarcia na powierzchni oporowej.

1.2.1. Obliczenie wartości momentu skręcającego

d_s - średnia średnica współpracy, jest ona zwykle równa średnicy podziałowej d₂

γ- kąt pochylenia linii śrubowej gwintu.

Współczynnik tarcia miedzy śrubą a nakrętką:

- kąt roboczy, w przypadku gwintu trapezowego symetrycznego przyjmuje wartość 15^o

Po podstawieniu otrzymujemy:

1.2.2. Obliczenie wartości momentu tarcia

Przyjmujemy, że koniec śruby jest płaski i hartowany powierzchniowo, a wewnątrz korony znajduje się płytka kulista o promieniu r₁=100 [mm] (rys. 2) ze stali C55.

Rys. 2. Schemat podparcia korony

Obliczamy średnicę koła styku ze śrubą:

Ułamek 1/r₂=0 gdyż r₂=∞ (płaska końcówka śruby), czyli otrzymujemy

Ostatecznie moment całkowity:

1.3. Sprawdzenie naprężeń zastępczych w rdzeniu śruby

Rdzeń śruby poddany jest działaniu naprężeń ściskających powstających pod wpływem siły osiowej Q oraz naprężeń skręcających od momentu skręcającego M_s.

Naprężenia ściskające w rdzeniu śruby:

Naprężenia skręcające:

Naprężenia zastępcze wynoszą:

Dla materiału śruby naprężenia dopuszczalne na ściskanie

2.Obliczenia nakrętki

Rys. 3. Schemat umieszczenia nakrętki w gnieździe korpusu

2.1. Obliczenia wysokości nakrętki

Obliczamy wysokość nakrętki z warunku nacisku powierzchniowego na zwojach gwintu:

Przyjmujemy wartość nacisków dopuszczalnych dla połączenia ruchowego

p_dop = 11 - 13,5 MPa

Na podstawie powyższej zależności wyznaczamy wysokość nakrętki:

Z warunku dobrego prowadzenia śruby w nakrętce, wysokość nakrętki:

Przyjmujemy ostatecznie H=

2.2. Średnica zewnętrzna nakrętki

Obliczenia przeprowadzamy z warunku jednakowych odkształceń śruby i nakrętki:

E_s- moduł Younga dla materiału śruby,

E_n - moduł Younga dla materiału nakrętki,

F - pole przekroju poprzecznego (odpowiednio śruby i nakrętki).

Ze względów konstrukcyjnych przyjmujemy Dz=

2.3. Sprawdzenie nacisku powierzchni podparcia nakrętki - rys.3

Obliczamy naciski powierzchniowe w miejscu podparcia nakrętki o rurę. Przyjmujemy wartość nacisków spoczynkowych p_dop = 40 MPa

3. Obliczenie śruby zabezpieczającej przed wykręceniem śruby roboczej z nakrętki

Średnicę rdzenia śruby zabezpieczającej obliczamy z warunku na rozciąganie:

w - współczynnik dokładności wykonania śruby, przyjmujemy w=1

4. Obliczenie wymiarów podstawy korpusu podnośnika

Zakładamy wykonanie korpusu spawanego z rur stalowych bez szwu ogólnego zastosowania:

zgodnie z normą PN/H-74219,

Wymiary średnic rur:

-na korpus śruby
Øz=, Øw=

-na korpus nakrętki
Øz=, g=

Założenia dodatkowe:

Materiał podstawy:

Średnice podtoczenia w podstawie przyjęto na podstawie rys.4 - D_wp =.

Średnica zewnętrzna obliczona zostaje z warunku nacisków podnośnika na grunt, przyjmujemy p_dop = 2,5 MPa.

Rys. 4. Schemat do obliczeń wysokości i średnicy zewnętrznej podstawy

Ostatecznie przyjmujemy średnicę zewnętrzną podstawy D_zp=

Wysokość podstawy podnośnika obliczamy z warunku wytrzymałości na zginanie. Przed przystąpieniem do obliczeń należy narysować w podziałce rzut od góry korpus.

Następnie prowadzimy styczną do średnicy zewnętrznej rury korpusu aż do przecięcia ze średnicą zewnętrzną podstawy. Długość tej stycznej oznaczamy przez b_p.

Moment gnący działający na podstawę:

Wskaźnik wytrzymałości na zginanie:

Przyjmujemy wysokość podstawy h_p=

5. Obliczenia napędu podnośnika

5.1. Obliczenia długości drążka

Przyjmując, że siła ręki człowieka przy pracy przerywanej wynosi P_ręki=300-400 N, obliczamy długość drążka L_o (rys. 5):

Przyjmujemy L_o=

Rys. 5. Rozkład naprężeń w miejscu osadzenia drążka

5.2 Obliczenia średnicy drążka

Przyjmujemy materiał na drążek stal:

Średnica drążka d obliczona zostaje z warunku wytrzymałościowego na zginanie.

Z rysunku konstrukcyjnego przyjęto D =

L=

Minimalną średnicę drążka wyliczono przekształcając powyższy wzór:

Przyjęto zgodnie z PN-85/M-93200 pręt stalowy o średnicy d=.

5.3. Sprawdzenie nacisków dopuszczalnych w miejscu osadzenia drążka

---