Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

Wydział Inżynierii Mechanicznej I Robotyki

ZAKŁAD KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

PROJEKT 3

Temat:

Projekt połączenia śrubowego.

(temat nr: 1.1.)

Wykonał:

Grzegorz Bielak

Rok 2, Grupa 8

Rok akademicki: 2003/04

Sprawdził:

Dr inż. Jan Łukasik

DANE		OBLICZENIA		WYNIKI
		1. Schemat projektowanego połączenia śrubowego: Wykaz elementów: 1 - śruba, 2, 3 - nakrętka rzymska, 4, 5 - widełki, 6 - sworzeń, 7 - blacha węzłowa, 8 - kątowniki L 100x100x12,
DANE		OBLICZENIA		WYNIKI
		2. Obliczam i dobieram śrubę 1.: obieram własności wytrzymałościowe śruby: Zakładam śrubę stalową z materiału o klasie własności mechanicznych 4.8 Zakładam współczynnik bezpieczeństwa . Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie statyczne: obliczam średnice rdzenia śruby z warunku na rozciąganie. A więc wynosi: Z normy PN-83/M-02013 dobieram średnicę rdzenia gwintu d3=6,466 [mm] dla śruby oczkowe M8.
DANE		OBLICZENIA		WYNIKI
		sprawdzenie wytrzymałość śruby M8 na rozciąganie i skręcanie. Obliczam naprężenia rozciągające w rdzeniu gwintu śrubyj: Obliczam naprężenia skręcające w rdzeniu gwintu śruby: gdzie: - moment skręcający, - wskaźnik wytrzymałości na skręcanie. Ponieważ powierzchnię gwintu traktujemy jak równię pochyłą, moment skręcający wynosi: gdzie: - kąt nachylenia linii śrubowej, -pozorny kąt tarcia. Wyznaczam kąty i : Przyjmuje współczynnik tarcia :
DANE		OBLICZENIA		WYNIKI
		A wiec wynosi: Obliczam moment skręcający : Dla przekroju kołowego wskaźnik wytrzymałości na skręcanie wynosi: A wiec naprężenia skręcające wynoszą: Naprężenia zastępcze w rdzeniu śruby obliczam według hipotezy Hubera: Ponieważ: więc dla przyjętej klasy własności mechanicznych śruby warunek wytrzymałościowy nie jest spełniony. Dlatego zwiększam średnice śruby na M10.
DANE		OBLICZENIA		WYNIKI
		sprawdzenie wytrzymałość śruby M10 na rozciąganie i skręcanie. Obliczam naprężenia rozciągające w rdzeniu gwintu śruby: Obliczam naprężenia skręcające w rdzeniu gwintu śrubyj: Wyznaczam kąty i : Przyjmuje współczynnik tarcia : A wiec wynosi: Obliczam moment skręcający :
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	A wiec naprężenia skręcające wynoszą: Naprężenia zastępcze w rdzeniu śruby obliczam według hipotezy Hubera: Ponieważ:
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	3. Obliczam parametry nakrętki napinającej. obieram własności wytrzymałościowe nakrętki: Na nakrętkę dobieram materiał St3S dla którego Zakładam współczynnik bezpieczeństwa . Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie statyczne: obliczanie długości gwintu nakrętki napinającej z warunku na przeniesienie siły : Długość gwintu obliczam z warunku na docisk powierzchniowy pomiędzy zwojami gwintu śruby i nakrętki: gdzie: - dopuszczalny nacisk na powierzchni roboczej gwintu, - powierzchnia styku nakrętki ze śrubą. gdzie: - średnica nominalna gwintu, - średnica otworu w nakrętce, - liczba czynnych zwojów gwintu nakrętki.
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	A wiec wynosi: Liczba czynnych zwojów wynosi: Wymagana wysokość nagwintowanej części nakrętki wynosi: Obliczam wartość dopuszczalnego nacisku na powierzchnię roboczą gwintu: Obliczam długość nagwintowanej części nakrętki Obliczam wymaganą liczbę zwojów czynnych dla przeniesienia siły :
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	Do obliczonej liczby zwojów czynnych dodaje zwoje bierne (tzn. końcowe, które nie posiadają pełnej wytrzymałości) Dla zwojów minimalna długość nagwintowanej części nakrętki wynosi: dobieram wymiary pręta płaskiego 3. i pręta kwadratowego 2. na nakrętkę: Wymiary przekroju płaskowników 3. obliczam z warunku na rozciąganie siłą : Z normy PN-72/H-93202 wybieram pręt 3. o wymiarach: Natomiast z normy PN-72/H-93210 dobieram pręt 2. o wymiarach :
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	obliczam szerokość spoiny : obliczam długość spoiny : Obliczam naprężenia dopuszczalne : Obliczam przekrój spoiny : dla A ponieważ wynosi: Więc długość wynosi: A więc tym samym :
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	4. Obliczam połączenie widełek z blachą węzłową za pomocą sworznia. obliczam grubość blachy węzłowej: Dla kątowników L 100x100x12: Przyjmuję blachę o grubości . obliczam grubość widełek . obliczam średnice sworznia : Sworzeń będzie pasowany luźno z blachą i widełkami, dlatego należy sprawdzam warunek wytrzymałościowy na zginanie i dociski powierzchniowe z widełkami.
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	Warunek wytrzymałościowy sworznia na zginanie przyjmuje postać: gdzie: - maksymalna wartość momentu zginającego - wskaźnik wytrzymałościowy sworznia na zginanie Obliczam maksymalną wartość momentu gnącego : Obliczam dopuszczalną wartość naprężeń na zginanie: Na sworzeń przyjmuję stal 45 dla której . A więc średnica sworznia wynosi: Z normy PN-63/M-83002 przyjmuje sworzeń o średnicy .
DANE	OBLICZENIA			WYNIKI
	sprawdzam warunek wytrzymałościowy na docisk powierzchniowy pomiędzy sworzniem a widełkami: Zakładam, iż otwory wykonane w uchu będą posiadały fazy o wymiarze . Warunek wytrzymałościowy na dociski powierzchniowe: gdzie: - powierzchnia styki: - sworznia z widełkami, - sworznia z blachą węzłową. A więc i wynoszą: Ponieważ blacha węzłowa i widełki są wykonane z tego samego materiału (St3S), to największe naprężenia na docisk będą na mniejszej powierzchni styku sworznia, czyli: Obliczam wartość dopuszczalnego nacisku sworznia na widełki: A więc naprężenia docisku powierzchniowego wynoszą:
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			Warunek wytrzymałościowy jest spełniony: dobór podkładki do sworznia: Do sworznia o średnicy dobieram podkładkę (wg normy PN-63/M-82004) o średnicy , średnicy zewnętrznej i grubości . dobór zawleczki do sworznia: Do sworznia o średnicy dobieram zawleczkę (wg normy PN-76/M-82001) o średnicy umownej zawleczki i . Długość zawleczki . obliczam długość sworznia: Wymaganą długość roboczej części sworznia obliczam stosownie do wielkości: widełek, ucha, podkładki, zawleczki gdzie: - grubość widełek, - grubość blachy węzłowej, - luz poosiowy (wg normy PN-63/M-83000 przyjmuję ), - grubość podkładki, - średnica zawleczki, - minimalna odległość otworu zawleczkowego od końca sworznia A więc przyjmuje znormalizowaną długość sworznia . obliczam szerokość widełek z warunku na rozciąganie:
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			gdzie: - pole przekroju widełek osłabionych o otwór na sworzeń. A więc wynosi: Z normy PN-72/H-93202 wybieram na widełki pręt płaski o wymiarach: . dobieram frezowanie podstawy widełek: Frezowanie dobrałem o grubości . obieram własności wytrzymałościowe śruby (4.): Zakładam śrubę stalową o parametrach takich samych, co śruba (1.), czyli z materiału o klasie własności mechanicznych 4.8 Zakładam współczynnik bezpieczeństwa . Naprężenia dopuszczalne na rozciąganie statyczne:
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			obliczam spoinę łączącą widełki (5.) z śrubą (4.): Spaw wykonany jest spoiną pachwinową, więc warunek wytrzymałościowy ma postać: gdzie: - pole powierzchni przekroju spoiny Obliczam : zakładam: A więc szerokość spoiny wynosi: Przyjmuje zatem spoinę pachwinową, dla której . dobieram długości śruby (4.) i : Długość śruby przyjmuje równą: , a długość gwintu na śrubie przyjmuje równą: .
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			5. Dobieram wymiary blachy węzłowej: Przyjmuję, że blacha jest wykonana z St3. A więc wymiary ucha przyjmuje takie same jak widełek, czyli wymiary z rysunku przyjmuje o wartości:
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			6. Obliczam połączenie blachy węzłowej (7.) z kątownikami (8.):
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			obliczam wartości sił i : obliczam wartość momentu skręcającego od siły : obliczam wartość siły od momentu : obliczam wartość siły dla najbardziej obciążonej śruby: obliczam wartość siły rozciągającą śrubę:
DANE			OBLICZENIA		WYNIKI
			obliczam średnice rdzenia śruby z warunku na rozciąganie: Przyjmuję klasę własności mechanicznych śruby 10.8: A więc przy założeniu średnica wynosi:

---