podstawy projektowania części maszyn

Podstawy projektowania części maszyn

Ć 4

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT

Projekt podnośnika ramowego

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT2

1

2

3

4

6

7

5

Złożenia projektowe:

L = 4 m, Q = 2t

1 – belka wspornikowa2 – śruba 3 – nakrętka4 – poprzeczka5 – widełki6 – sworzeń7 – wieszak

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.

Obliczenia belki na zginanie (1)


1. Wyznaczyć reakcje w podporach

Mmax = FL/4 +

T

Mg

+

-

Obliczenia belki na zginanie (1)


2. Wyznaczyć przekrój belkiW 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 bh2/24 d3/32 (D4-d4)/32D (BH3-bh3)/6H0.89/0.71 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

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).

2. Wyznaczyć średnicę pręta ze wzoru na pole koła.

3. Dobrać z tablic śrubę o średnicy rdzenia d3 dobliczeniowe

S ….

d ….

M ….

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 ….

Na nakrętkę przyjąć stal St3S

2. Sprawdzić, czy długość gwintu dobranej zgodnie z PN-85/M-82144 nakrętki wytrzyma zadane obciążenie

Pdop Pobliczeniowe

Pdop - dopuszczalny nacisk na powierzchni roboczej gwintu, P – skok gwintu,d - średnica nominalna gwintu, Do - średnica otworu w nakrętce,z - krotność gwintu nakrętki

1. Wyznaczyć wartości momentów gnącychDługość poprzeczki ramy przyjąć 100 mm. Analizę prowadzić podobnie jak w przypadku wcześniejszym, wyznaczając moment zginający.

2. Wyznaczyć przekrój belkiPrzyjąć stal St3S

3. Dobrać belkę z o przekroju prostokątnym (h x b), powiększając jej przekrój o otwór wykonany pod śrubę (2).

Obliczenia poprzeczki (4)


Wx ….

Mmax = FL/4

h, b ….

B ….

Sprawdzić, czy dla przyjętych wymiarów, spełniony jest warunekr kr'

kr' = z0zkr

As = 2l2BPrzyjąć z0 = 0.45, z = 0.9

Pole powierzchni spoiny

Pole przekroju rozciąganego S = (B - d)l2

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 poprzeczkąSpoina jest rozciągana jednoosiowo

l2

B

3. Sprawdzić wymiary widełek z warunku na rozciąganie Ponieważ na jedno ramię widełek działa połowa siły F

d

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

l3l2

lc

l2

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.Sprawdzić wytrzymałość sworznia na zginanie g kg

Sprawdzić sworzeń na nacisk powierzchniowy

2. Obliczyć długość sworznia lc

Luz poosiowy - 0.5 mm, odległość otworu zawleczki od końca sworznia - 5 mm.

Obliczenia wieszaka (7)


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

1. Wyznaczyć pole przekroju widełek

Przyjąć, że grubość wieszaka l = 10 mm i otwór d = 10 mm.

2. Wyznaczyć szerokość wieszaka w części dolnej i górnej (B1 i B2).

3. Wyznaczyć długość i pozostałe parametry wieszaka.

B

L

d d o1


Znak stali

Własności wytrzymałościowe Naprężenia dopuszczalne [MPa] Naciski

Re

MPaRm

MPaA5%

rozciągającekr

zginające kg

skręcające ks

ścinające kt

[MPa]Pdop

Stale niestopowe zwykłej jakościSt2S 210 340-420 30 115 126 70 65 85St3S 230 280-470 25 125 135 75 67 90St3V 220 370-450 25St4S 250 420-520 23 150 145 81 75 97St5 290 500-620 19 165 162 90 87 109St6 330 600-720 13 180 175 98 88 116St7 360 700-850 10 200 194 108 97 130

Stale niestopowe wyższej jakości10 205 335 99 118 66 59 8915 225 375 108 130 75 65 97

20 245-295 410-640 117 140 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 700Stale stopowe konstrukcyjne do ulepszania cieplnego

15H 490 690 233 256 150 140 19015HGM 785 930 330 360 205 200 285

15HN 835 980 340 375 210 205 27518H2N2

835 1230-1470430 475 266 260 345

30G2 540 785 260 285 160 156 21035SG 685 880 325 355 200 195 26030H 735 880 325 355 200 195 26040H 785 980 340 375 210 200 27550H 930 1080 360 395 220 215 290

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

podstawy projektowania części maszyn

Documents