Dane początkowe:

Obciążenie Q= 38 [kN]

Wysokość podnoszenia L= 320 [mm]

Materiał śruby: E 295 (St5)

R₀ = 335 MPa

R₁ = 0,62 MPa

E = 2,06·10⁵ MPa

λ_kr = 90

Materiał nakrętki: CuAl10Fe3Mn2 (BA1032)

k_rj = 58 MPa

k_tj = 35 MPa

p_dop = 12 MPa (dla połączenia ruchowego)

1. Obliczenia śruby

Śrubę podnośnika obliczamy z warunku wytrzymałościowego na wyboczenie. Długość śruby podlegająca wyboczeniu L_w będzie wynosiła:

, przyjmuję 110mm.

Swobodna długość wyboczeniowa L'_w wynosi:

gdzie m jest współczynnikiem zależnym od przypadku wyboczenia. Dla podnośników ma miejsce I przypadek wyboczeniowy, dla którego m = 2.

Zatem:

Założony warunek wytrzymałościowy ma postać:

Pole przekroju:

x_w - współczynnik bezpieczeństwa (dla obciążeń jednostronnie zmiennych w podnośnikach napędzanych ręcznie z jedną śrubą przyjmujemy go z zakresu 6÷8)

R_w - wytrzymałość doraźna na wyboczenie

Zakładamy, że śruba znajdzie się w zakresie smukłości 10 < λ ≤ λ_kr i ulegnie wyboczeniu niesprężystemu. Stąd wytrzymałość doraźną na wyboczenie wyliczymy zgodnie z wzorem Tetmajera:

gdzie smukłość λ:

i_min - najmniejszy promień bezwładności przekroju

J_min - najmniejszy główny, centralny moment bezwładności przekroju

(dla przekroju kołowego)

Podstawiając otrzymujemy:

oraz

Zależności na R_w i F wstawiamy do równania warunku wytrzymałościowego i otrzymujemy nierówność, którą liczymy ze względu na d_3.

Po przekształceniu otrzymujemy warunek na d_3.

Na podstawie otrzymanego wyniku dobieramy z tabeli rodzaj gwintu trapezowego niesymetrycznego S44x3 o wymiarach:

d( D) = 44

D₁= 39,5

d₂ = D₂= 41,75

d₃=38,79

P=3

Sprawdzamy, czy słusznie przyjęliśmy, że śruba ulegnie wyboczeniu niesprężystemu:

Okazało się, że λ ≤ λ_kr, więc słusznie założono, że śruba ulegnie wyboczeniu niesprężystemu i dane gwintu przyjmujemy do dalszych obliczeń.

Sprawdzenie samohamowności gwintu

Zastosowany gwint musi spełniać warunek samohamowności, tzn. gwint nie może pod wpływem działania siły osiowej samoczynnie się odkręcać. Musi zatem być spełniony warunek:

- kąt wzniosu linii śrubowej gwintu,

- pozorny kąt natarcia

P - podziałka gwintu, wynosząca 3.

d2 - średnia średnica gwintu (d2=41,75mm).

μ - współczynnik tarcia dla skojarzenia brąz/stal, przyjmuję 0,08.

α - kąt zarysu gwintu od strony działania siły, równy 3 stopnie.

, więc warunek został spełniony.

Obliczenia średnicy łba śruby w gnieździe korony podnośnika d_g

Średnicę tę obliczamy z warunku wytrzymałościowego na naciski powierzchniowe:

F_g - pole powierzchni łba śruby

p_dop = 22MPa - naciski dopuszczalne(dla połączenia półruchowego)

2. Obliczenia nakrętki

Obliczenia wysokości nakrętki

Ponieważ wytrzymałość nakrętki będzie ograniczona jej zużyciem, z tego powodu wysokość nakrętki obliczymy z warunku wytrzymałościowego na naciski powierzchniowe.

p_dop = 12MPa - naciski dopuszczalne(dla połączenia ruchowego)

n - liczba zwojów nakrętki

d, D₁ - wymiary gwintu

d=44

D₁=39,5

Wysokość nakrętki wynosi:

Hmin=5P=15mm

Hmin=1,5*d=66m

Wybieram większą wartość, więc wysokość nakrętki H=66mm.

Obliczenia średnicy zewnętrznej nakrętki d_n

Średnicę zewnętrzną nakrętki obliczamy z warunku wytrzymałościowego na rozciąganie:

d - średnica den bruzd gwintu nakrętki d=D

k_rj = 58MPa - dopiszczalne naprężenia rozciągające przy obciążeniu odzewowo-tętniącym

Przyjmuję średnicę d_n=55mm i jest ona jednocześnie średnicą wewnętrzną korpusu d_w.

Obliczenia wysokości kołnierza nakrętki h_k

Wysokość kołnierza nakrętki obliczamy z warunku wytrzymałościowego na ścinanie:

k_tj=35MPa - dopuszczalne naprężenia ścinające przy obciążeniu odezwowo-tętniącym.

Przyjmuję wysokość kołnierza nakrętki h_k=8mm.

Obliczenia średnicy zewnętrznej kołnierza nakrętki d_k

Średnicę zewnętrzną kołnierza nakrętki d_k obliczamy z warunku wytrzymałościowego na naciski powierzchniowe:

p_dop = 35MPa - dopuszczalne naprężenia dla połączenia spoczynkowego

d_w - średnica wewnętrzna korpusu

Przyjmuję średnicę zewnętrzną kołnierza nakrętki d_k=68mm.

3. Obliczenia korpusu podnośnika

Założenia: - korpus będzie spawany i wykonany z rury grubościennej bez szwu wg

PN/H-74209:1974 ze stali S235JR (St3S)

• smukłość korpusu jest równa smukłości śruby l_śr = l_kor = l

• wytrzymałość doraźna na wyboczenie korpusu jest równa wytrzymałości

śruby R_{w śr} = R_{w kor} = R_w

• średnica wewnętrzna rury d_w = d_n

• współczynnik bezpieczeństwa x_w = 7

Korpus będzie liczony z warunku wytrzymałościowego na wyboczenie:

- pole przekroju korpusu(rury)

- doraźna wytrzymałość na wyboczenie wg wzoru Eulera.

Uwzględniając powyższe równania otrzymujemy zależność na średnicę zewnętrzną rury:

Przyjmuję rurę bez szwu 70x5, a następnie sprawdzam współczynnik korpusu na wyboczenie:

gdzie: L_k - całkowita wysokość podnośnika w położeniu rozłożonym

R₀ = 310 MPa

R₁ = 1,19 MPa

Po ostatecznym dobraniu rury grubościennej należy dokonać korygujących obliczeń wymiarów kołnierza nakrętki h_k i d_k.

h_k=8mm

d_k=70mm

4. Obliczenie całkowitego momentu obrotowego w podnośniku M_C

Należy wyliczyć wartość momentu całkowitego M_c jaki należy pokonać, aby podnieść maksymalny ciężar:

Mc = Ms + Mt

gdzie: Ms - moment skręcający w skojarzeniu śruba-nakrętka

Mt - moment tarcia na w gnieździe łba śruby

zakładamy:

d_t=2/3*d_g=2/3*47=31,3mm

μ=0,1 - wsp. tarcia w skojarzeniu brąz-stal (w koronie będzie się

znajdowała wkładka wykonana z brązu)

5. Obliczenia pokrętka

Obliczenie długości ramienia pokrętka l_r

Przyjmujemy, że człowiek może działać siłą F_r = 250N (przy pracy okresowej)

Obliczenie średnicy pokrętka d_r

Średnicę pokrętła d_r obliczymy z warunku wytrzymałościowego na zginanie:

M_g - moment gnący równy całkowitemu momentowi obrotowemu M_c.

- wskaźnik wytrzymałości na zginanie.

k_gj=95MPa - naprężenia dopuszczalne przy jednostronnym zginaniu dla stali E295.

Przyjmuję średnicę d_r = 5mm.

7. Obliczenia śrub zabezpieczających nakrętkę

Zakładamy, że nakrętka będzie zabezpieczona wkrętami z łbem stożkowym (PN-85/M-82207) w klasie wytrzymałości 5.8.

Średnicę wkrętów zabezpieczających obliczymy z warunku wytrzymałościowego na rozciąganie:

kr=145MPa - dopuszczalne naprężenia rozciągające

- pole przekroju rdzenia wkrętu zabezpieczającego.

- siła rozciągająca we wkręcie zabezpieczającym.

r_z - promień rozmieszczenia wkrętów zabezpieczających (35???)

i - ilość wkrętów, przyjmuję 4

μ=0,1

Przyjmuję 4 wkręty M8x1/35

7. Dobór śruby i krążka zabezpieczającego

Zastosowana została śruba S44x3, więc przyjmuję:

• Średnice krążka zabezpieczającego D = 50 mm

• Grubość krążka zabezpieczającego g = 5 mm

• Odległość osi kołka od osi wału 12 mm

• Fazowanie 1x45̊

• Śrubę M6x16-5.6-B

• Podkładkę sprężynującą Z6,1

• Kołek walcowy 4m6x12

8. Obliczenia podstawy

Obliczenie wymiarów podstawy:

- podstawa wykonana ze stali S235JR(St3S)

- p_dop=2,5MPa - naciski dopuszczalne na nieutwardzone podłoże

- kształt podstawy: ośmiokąt foremny

b - wymiar zewnętrzny podstawy

D_w - średnica otworu w podstawie równa średnicy wewnętrznej korpusu.

Przyjmuję b=150mm.

Obliczenie grubości podstawy g:

Grubość podstawy obliczymy z warunku wytrzymałościowego na zginanie:

- moment gnący

- wskaźnik wytrzymałości na zginanie

k_gj=75MPa - naprężenia dopuszczalne przy jednostronnym zginaniu.

Przekształcając powyższe wzory otrzymujemy warunek na grubość podstawy g:

Przyjmuję g=22mm.

---