Dane	Obliczenia	Wynik
G1=1 kN G2=0,5 kN G3=1,5 kN Dobrano następujące parametry spoiny: L=85 mm a = 5 mm l1 = 70 mm l2 = 70 mm	1. Obliczanie siły z jaką działa siłownik oraz wyznaczanie siły reakcji na słupie: Schemat: Wykorzystując geometrię siłownika można wyznaczyć siłę Fx: 2. Sprawdzanie wytrzymałości spoiny Rysunek połączenia spawanego	Fy=9,05 kN Fx=1,5 kN Ry=12,05 kN Rx=1,5 kN
Dane	Obliczenia	Wynik
a = 5 mm l1 = 70 mm l2 = 70 mm Fy = 9,05 kN Fx = 1,5 kN A = 1050 mm^2 a=5 mm l1=70 mm l2=70 mm w=12,5 mm	Przekrój obliczeniowy spoiny wygląda następująco: Na schemacie zaznaczono naprężenia w najbardziej obciążonym punkcie od momentu skręcającego oraz od siły tnącej. I. NAPRĘŻENIA ŚCINAJĄCE OD SIŁY TNĄCEJ 1. Pole przekroju spoiny wynosi: (2.1) 2. Składowe naprężeń ścinających wynoszą: (2.2) II. NAPRĘŻENIA ŚCINAJĄCE OD MOMENTU SKRĘCAJĄCEGO 3. Obliczenie odsunięcia (w) środka ciężkości przekroju obliczeniowego spoiny od punktu O: (2.3) 4. Momenty bezwładności pola przekroju, względem centralnych osi bezwładności wynoszą: (2.4)	A = 1050 mm^2 τFy = 8,62 MPa τFx = 1,44 MPa w = 12,5 mm Ix = 112,87 cm^4
Dane	Obliczenia	Wynik
Ix = 112,87 cm^4 Iy = 40,47 cm^4 a=5 mm l1=70 mm l2=70 mm w=12,5 mm I0 = 153,34cm^4 Rmax=62,1 mm Fy = 9,05 kN L=85 mm W0=24,69 cm^3 w=12,5 mm a=5 mm l1=70 mm l2=70 mm τs=35,73 MPa φ=40°06'	5. Wyliczono biegunowy moment bezwładności spoiny: (2.5) 6. Następnie obliczono odległość najbardziej obciążonego punktu przekroju spoiny od środka ciężkości: (2.6) 7. Wskaźnik wytrzymałości na skręcanie spoiny: (2.7) 8. Naprężenie ścinające od momentu skręcającego w najbardziej obciążonym miejscu wynosi: (2.8) 9. Kąt φ określony jest zależnością: (2.9) 10. Składowe naprężenia stycznego od momentu skręcającego wynoszą: (2.10)	Iy = 40,47 cm^4 I0 = 153,34cm^4 Rmax=62,1 mm W0=24,69 cm^3 τs=35,73 MPa τsy=27,33 MPa τsx=23,02 MPa
Dane	Obliczenia	Wynik
τsy=27,33 MPa τsx=23,02 MPa τFy = 8,62 MPa τFx = 1,44 MPa Re=240 MPa xe=2 z=0,7 z0=0,65 τ=43,48 MPa kt'=54,6 MPa	III. NAPRĘŻENIA WYPADKOWE 11. Naprężenie wypadkowe w najbardziej obciążonym punkcie wynosi zatem: (2.11) 12. Dopuszczalne naprężenia ścinające w najbardziej obciążonym fragmencie spoiny wynoszą: , gdzie: (2.12) xe - współczynnik bezpieczeństwa z - współczynnik pewności spoiny z0 - współczynnik zależny od rodzaju spoiny i charakteru obciążenia Re - granica plastyczności Przyjęto następujące wartości współczynników: Dla materiału S235JR granica plastyczności wynosi 240 MPa Tak więc spełniony jest warunek wytrzymałości spoiny	τ=43,48 MPa kt'=54,6 MPa
Dane	Obliczenia	Wynik
a=160 mm b=90 mm c=100 mm e=75 mm G1=1 kN G2=0,5 kN G3=1,5 kN r1=1500 mm r2=1325 mm r3=575 mm	3. Obliczanie połączenia śrubowego nakładek I. OBLICZANIE SIŁ I MOMENTÓW W ZŁĄCZU Wypadkowa siła poprzeczna wynosi: Wypadkowy moment gnący jest równy: II. OBLICZANIE SIŁY NAPIĘCIA WSTĘPNEGO a) z warunku wynikającego z zasady niedopuszczenia poślizgu między nakładkami: Siły tarcia między płytami muszą być większe od sił czynnych, jakie występują między tymi elementami. Po dodatkowym uwzględnieniu współczynnika przeciążenia otrzymujemy równanie: , gdzie: (3.1) Q - wypadkowa czynna siła poprzeczna k - współczynnik przeciążenia ” - suma sił napięcia wstępnego wszystkich śrub	Q=3000 N Mg=3 025 Nm
Dane	Obliczenia	Wynik
k=1,4 μ=0,17 Q=3000 N a = 160 mm b = 90 mm k=1,4 Mg=3 025 Nm A=17500mm^2 W=6,1*10^5mm^3	Dla danego przypadku dobieram współczynnik przeciążenia k=1,4 Współczynnik tarcia statycznego zgodnie z [1] wynosi: μ=0,17 Obliczam wymaganą siłę napięcia dla warunku a): b) z warunku na minimalny docisk styku płyt: Aby zapewnić pewność połączenia, minimalna wartość nacisku w dowolnym punkcie styku płyty musi być większa lub równa zeru: , gdzie: σg - nacisk wywołany momentem zginającym σw - nacisk wywołany siłą napięcia wstępnego Przyjmuję współczynnik przeciążenia k=1,4 i podstawiam do wzoru, z którego następnie wyznaczę siłę napięcia wstępnego ': (3.2) , gdzie: W - wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie Mg - wypadkowy moment gnący A - pole przekroju rury Ze wzoru wyznaczam siłę napięcia wstępnego: Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie wynosi: (3.3) Pole powierzchni przekroju obliczeniowego wynosi: (3.4) Następnie obliczam siłę napięcia wstępnego z warunku na nie oderwanie się nakładek: Do dalszych obliczeń za siłę napięcia wstępnego przyjmuje się większą z dwóch wyliczony sił, więc:	”=24,7 kN W=6,1*10^5mm^3 A=17500 mm^2 '=120,64kN =120,64 kN
Dane	Obliczenia	Wynik
Mg=3 025 Nm W=6,1*10^5mm^3 =120,64 kN A=17500mm^2 kd=90 MPa =120,64 kN n=8 Mg=3 025 Nm e=65 mm i=4	III. SPRAWDZENIE WARUNKU NA DOCISK POWIERZCHNIOWY NAKŁADEK: , gdzie (3.5) kd - dopuszczalny nacisk powierzchniowy σg - maksymalne naprężenie zginające σw - maksymalne naprężenie ściskające Dla stali stopowej S235JR odczytano z [2] nacisk dopuszczalny kd=90 MPa Maksymalne naprężenie zginające wynoszą: (3.6) Maksymalne naprężenie ściskające: (3.7) Tak więc warunek wytrzymałości na docisk powierzchniowy nakładek jest spełniony. IV. OBLICZENIE MINIMALNEJ ŚREDNICY RDZENIA ŚRUBY I DOBRANIE ŚRUBY: a) Siła napięcia wstępnego na jedną śrubę będzie wynosiła: , gdzie (3.8) n - liczba śrub b) Siła obciążająca rdzeń śruby wyrażona jest wzorem: ,gdzie: Fw - siła napięcia wstępnego śruby Fzew - jest sumarycznym obciążeniem od sił zewnętrznych Ck - sztywność kołnierza Cs - sztywność śruby c) Fzew pochodzi od momentu zginającego Mg i jest wyliczane ze wzoru: , gdzie (3.9) e - maksymalna odległość śruby od osi i - ilość śrub w rzędzie Mg - moment zginający	Fw=12,064 kN Fzew=5817 N
Dane	Obliczenia	Wynik
Fw=15,08 kN Fmax=6722 N Klasa wł. mech śruby: 8.8 xe=2,2 Rm=800 MPa Fc=13,227 kN kr=290,9 MPa	d) Przyjmując stosunek sztywności kołnierza do sztywności śruby Ck/Cs=4 wyliczono wypadkową siłę jaką obciążona jest pojedyncza śruba: (3.10) e) Następnie znaleziono minimalną średnicę rdzenia śruby: ,gdzie (3.11) dr - średnica rdzenia śruby kr - dopuszczalne naprężenia rozciągające śruby Dobrano śruby o klasie własności mechanicznych 8.8, dla których kr wynosi: (3.12) Rm dla śrub tej klasy wynosi 800 MPa Przyjęto współczynnik bezpieczeństwa xe=2,2 Obliczam minimalną średnicę rdzenia śruby: Dobieram śrubę o gwincie metrycznym M12 dla której średnica rdzenia wynosi 9,85 mm.	Fc=13,227 kN kr=290,9 MPa drmin=7,61 mm
Dane	Obliczenia		Wynik
F=9,17 kN d=125 mm	4. Dobór siłownika. Z katalogu „PNEUMATYKA 2009” firmy „Pneumat System” dobrano następujący siłownik: NWT 125.800 - VS Schemat siłownika: Wymiary wybranego modelu: Średnica tłoka A B C ØD ØE ØF G H 125 225 160 65 60 30 M27x2 54 30 I L M N ØO ØP BG CH 35 5 142 110 M12 G1/2 22 27 Dobrano także końcówkę prostą z przegubem kulowym SNS dopasowaną do siłownika, która umożliwi umocowanie górnego końca siłownika na sworzniu. Średnica tłoka wynosi 125 mm. Siła jaką ma przenosić to 9,17 kN. 1. Obliczenie ciśnienia roboczego potrzebnego do przeniesienia zadanego obciążenia przez siłownik: , gdzie (4.1) p - ciśnienie robocze F - siła działająca na tłok A - pole powierzchni tłoka Tak więc ciśnienie robocze jakie należy zapewnić do poprawnej pracy siłownika musi wynosić przynajmniej 7,5 bar.		p=7,5 bar
Dane	Obliczenia	Wynik
Fy=9,05 kN Fx=1,5 kN F=9,17 kN d=30 mm g=61,5 mm c=37 mm F=9,17 kN d=30 mm	5. Dobieranie materiału na sworzeń. I. Obliczono docisk powierzchniowy na uchu siłownika (dociski na tulejach będą mniejsze ze względu na większą powierzchnię styku): (5.1) Należy więc dobrać materiał dla którego docisk maksymalny pd będzie większy niż 2,63 MPa II. Obliczam naprężenia ścinające w przekroju poprzecznym sworznia: (5.2) Tak więc dobrany materiał musi mieć dopuszczalne naprężenia ścinające kt większe lub równe 6,49 MPa Dobranym przeze mnie materiałem jest stal S235JR dla której i	F=9,17 kN σd=2,63 MPa τt=9,34 MPa
Dane	Obliczenia		Wynik
	4. Literatura: [1] „Mały Poradnik Mechanika t. 1” [2] „Podstawy Konstrukcji Maszyn cz. 1”, pod red. E. Mazanka

---