Ko*a z*bate - Wojskowa Akademia Techniczna

Report
Ć4
Podstawy projektowania
części maszyn
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Projekt podnośnika ramowego
Złożenia projektowe:
3
L = 4 m, Q = 2t
1
2
4
5
6
7
1 – belka wspornikowa
2 – śruba
3 – nakrętka
4 – poprzeczka
5 – widełki
6 – sworzeń
7 – wieszak
2
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia belki (1)
Zginanie płaskie: wszystkie siły zewnętrzne czynne (obciążenia) i bierne (reakcje)
leżą w jednej wspólnej płaszczyźnie przechodzącej przez oś belki.
Do wyznaczania sił wewnętrznych wykorzystuje się metodę myślowych przekrojów.
Przy stałym przekroju belki miejscami, w których należy dokonać myślowych
przekrojów, są punkty przyłożenia sił zewnętrznych – czynnych i biernych. W
zginaniu występują dwie siły wewnętrzne – siła poprzeczna T (tnąca) w
płaszczyźnie obciążenia XY oraz moment zginający M, którego wektor jest
prostopadły do płaszczyzny XY. Maksymalne wartości tych sił wskazują na przekroje
najbardziej obciążone. Gdy belka zgina się „wypukłością w dół” – mamy dodatni
układ siły wewnętrzne, a gdy „wypukłością w górę” – ujemny.
3
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia belki na zginanie (1)
1. Wyznaczyć reakcje w podporach
T
+
-
Mg
+
Mmax = FL/4
4
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia belki na zginanie (1)
2. Wyznaczyć przekrój belki
W obliczeniach konstrukcyjnych stosuje się zasadę, że rzeczywiste naprężenia
muszą być mniejsze, a co najwyżej równe naprężeniom dopuszczalnym.
kg – dopuszczalne naprężenia zginające,
Wz,x – wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie
Wx = bh2/6
0.89/0.71
bh2/24
d3/32
(D4-d4)/32D
(BH3-bh3)/6H
1
0.27
Przyjąć materiał belki stal St3S, a następnie na podstawie wskaźnika
wytrzymałości przekroju na zginanie, dobrać odpowiednią belkę z katalogu
(np. podwójną belkę z ceownika), tak aby był spełniony warunek
Wx obliczeniowe < Wx rzeczywiste
5
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia śruby (2)
Ciężar, który zostanie podwieszony, wynosi F = 20 kN. Zadanie polega na obliczeniu
pola powierzchni, a pośrednio średnicy rdzenia śruby, na której zostanie
zawieszony ciężar F z ogólnego warunku na rozciąganie.
1. Przyjąć rodzaj materiału śruby i odczytać z tablic jego parametry (np. St5).
S  ….
2. Wyznaczyć średnicę pręta ze wzoru na pole koła.
d  ….
3. Dobrać z tablic śrubę o średnicy rdzenia d3  dobliczeniowe
M ….
6
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia nakrętki (3)
Połączenia gwintowe narażone są na naciski i na ścinanie. Stwierdzono, ze jeśli
połączenie spełnia warunek wytrzymałościowy na naciski, to tym bardziej spełnia
warunek na ścinanie.
1. Obliczyć długość gwintu z warunku na nacisk powierzchniowy pomiędzy
zwojami gwintu śruby i nakrętki.
N  ….
Pdop - dopuszczalny nacisk na powierzchni roboczej gwintu,
P – skok gwintu,
d - średnica nominalna gwintu,
Do - średnica otworu w nakrętce,
z - krotność gwintu nakrętki
Na nakrętkę przyjąć stal St3S
2. Sprawdzić, czy długość gwintu dobranej zgodnie z PN-85/M-82144 nakrętki
wytrzyma zadane obciążenie
Pdop  Pobliczeniowe
7
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia poprzeczki (4)
1. Wyznaczyć wartości momentów gnących
Długość poprzeczki ramy przyjąć 100 mm. Analizę prowadzić podobnie jak w
przypadku wcześniejszym, wyznaczając moment zginający.
Mmax = FL/4
2. Wyznaczyć przekrój belki
Przyjąć stal St3S
Wx  ….
3. Dobrać belkę z o przekroju prostokątnym (h x b), powiększając jej przekrój o
otwór wykonany pod śrubę (2).
h, b  ….
8
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia widełek (5)
Widełki boczne należy wykonać z blachy, a następnie przyspawać do poprzeczki.
1.Przyjąć rodzaj materiału widełek (stali 18G2) i ich wymiary poprzeczne.
Wstępnie można założyć, że szerokość B powinna wynikać z szerokości belki (4), a grubość l2
przyjąć jako 10 mm.
2.Obliczyć spoiny czołowej dla połączenia widełek z poprzeczką
Spoina jest rozciągana jednoosiowo
kr' = z0zkr
B
Przyjąć z0 = 0.45, z = 0.9
l2
Pole powierzchni spoiny
As = 2l2B
Sprawdzić, czy dla przyjętych wymiarów, spełniony jest warunek
r  kr'
3. Sprawdzić wymiary widełek z warunku na rozciąganie
Ponieważ na jedno ramię widełek działa połowa siły F
d
Pole przekroju rozciąganego
9
S = (B - d)l2
B  ….
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia sworznia (6)
Sworznie narażone są na ścinanie technologiczne, ich obliczenia przeprowadza się
zgodnie z zasadą, że rzeczywiste styczne naprężenia ścinające muszą być mniejsze, a
co najwyżej równe dopuszczalnym naprężeniom ścinającym:
1. Wyznaczyć średnicę sworznia
Przyjąć wstępnie, że grubość blach wynosi l2 = 10 mm.
Warunek wytrzymałościowy sworznia na zginanie
Obliczyć szerokość tulei l3
Przyjąć rodzaj materiału sworznia i wyznaczyć jego
średnicę.
l2
Sprawdzić wytrzymałość sworznia na zginanie g  kg
l3
l2
lc
Sprawdzić sworzeń na nacisk powierzchniowy
2. Obliczyć długość sworznia lc
Luz poosiowy - 0.5 mm, odległość otworu zawleczki od końca sworznia - 5 mm.
10
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Obliczenia wieszaka (7)
Przyjąć, że grubość wieszaka l = 10 mm i otwór d = 10 mm.
L
1. Wyznaczyć pole przekroju widełek
do1
d
Wieszak należy wykonać z blachy, nasunąć na tuleję widełek i przyspawać.
Przyjmujemy, że będzie on wykonane z płaskownika ze stali 18G2. Jego wymiary
ustalamy z warunku na rozrywanie
2. Wyznaczyć szerokość wieszaka w części dolnej i
górnej (B1 i B2).
B
3. Wyznaczyć długość i pozostałe parametry wieszaka.
11
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
Własności wytrzymałościowe
Znak stali
Re
MPa
Rm
MPa
St2S
St3S
St3V
St4S
St5
St6
St7
210
230
220
250
290
330
360
340-420
280-470
370-450
420-520
500-620
600-720
700-850
10
15
205
225
20
A5
%
Stale niestopowe zwykłej jakości
30
25
25
23
19
13
10
Stale niestopowe wyższej jakości
Naprężenia dopuszczalne [MPa]
Naciski
skręcając
rozciągające
zginające
ścinające [MPa]
e
kr
kg
kt
Pdop
ks
115
125
126
135
70
75
65
67
85
90
150
165
180
200
145
162
175
194
81
90
98
108
75
87
88
97
97
109
116
130
335
375
99
108
118
130
66
75
59
65
89
97
245-295
410-640
117
140
78
70
105
25
275-305
450-630
131
164
92
78
128
30
295-335
490-690
35
315-365
530-730
172
205
115
103
155
40
335-390
570-760
45
355-410
600-800
195
230
128
118
175
55
380-460
650-880
220
260
145
132
200
60
400-490
690-930
233
280
157
140
210
65
410
700
15H
15HGM
490
690
785
930
Stale stopowe konstrukcyjne do ulepszania cieplnego
233
330
256
360
150
205
140
200
190
285
15HN
835
980
340
375
210
205
275
835
1230-1470
430
475
266
260
345
30G2
540
785
260
285
160
156
210
35SG
685
735
785
930
325
355
880
880
325
355
Wojskowa Akademia Techniczna
980
340
375
1080
360
395
kr = 1.3 krj = 2.2 krc kg = 1.8 kgj = 3.2 kgc ks = 1.6 ksj = 3.1 ksc kt = 2 ktj = 3.6 ktc P = 1.7 Pj = 3.4 Pu
200
195
260
200
210
220
195
WTC
200
215
260
KZMiT
275
290
18H2N2
30H
12
40H
50H
13
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT
14
Wojskowa Akademia Techniczna
WTC
KZMiT

similar documents