Podnosnik srubowy - dobry projekt, Politechnika Poznańska (PP), Podstawy Konstrukcji - sem 1, Ćwiczenia, Pkm, pkm
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zadanie konstrukcyjne 4.
"PODNOÅšNIK ÅšRUBOWY"
Temat:
Zaprojektować podnośnik śrubowy o udźwigu Q i wysokości podnoszenia H. Należy wykonać
obliczenia wytrzymałościowe, rysunek złożeniowy podnośnika i wykonawczy śruby. Korpus
podnośnika wykonać jako konstrukcja spawana.
Założenia konstrukcyjne:
1. Podnośnik ten jest przeznaczony do produkcji jednostkowej (ew. małoseryjnej).
2. Eksploatowany będzie w pomieszczeniu warsztatowych jak również na zewnątrz.
3. Podstawa podnośnika ma zapewnić stabilną prace na różnego rodzaju podłożu.
4. Podnośnik będzie działał na zasadzie przekładni śrubowej to jest moment skręcający
pochodzący od siły P przyłożonej do dźwigni będzie zamieniany na ruch postępowy śruby względem
nakrętki utwierdzonej w korpusie.
5. Śruba zabezpieczona będzie przed wykręceniem przy pomocy podkładki blokującej.
Dane:
Q=20 kN
H=420 mm
Podnośnik śrubowy 1 z 11
 Dane
Obliczenia
Wyniki
Q=20kN
H=420mm
1. Obliczenie śruby.
Siła Q działa w osi śruby. Średnicę śruby obliczamy z warunku na
ściskanie i skręcanie, a potem sprawdzamy z warunku na
wyboczenie. Materiał przyjęty do wykonania śruby - C35
1.1 Aby uwzględnić skręcanie przyjmujemy odpowiednio większą siłę
Q
z
.
Q
z
=26kN
Q
z
=1,3*Q=1,3*20000=26000 N
Wg PN-65/M-02019 dobieram śrubę z gwintem trapezowym
niesymetrycznym S20x2 dla których:
d=20mm
d
2
=18,5mm
d
1
=16,528mm
P=2
1.2 Sprawdzamy dobraną śrubę na wyboczenie.
Aby nie nastąpiła utrata stateczności śrubę sprawdzamy z
warunku na wyboczenie. Współczynnik bezpieczeństwa przy
obliczaniu średnicy śruby przyjmujemy x
e
=4
DÅ‚. zredukowana l
r
=a*l
a=2
l - dl. śruby podlegająca wyboczeniu
S20x2
d=20mm
d
2
=18,5mm
d
1
=16,528mm
P=2
x
e
=4
H=420mm
l=H+0,5h+
∆
h- orientacyjna wysokość nakrętki
l=420+0,5*70+1,5*70=560 mm
l
r
=a*l=2*560=1120 mm
l=560mm
l
r
=1120mm
Określenie zakresu wyboczenia
E=2,1GP
S
c
- granica proporcjonalności przy ściskaniu [MPa]
R
e
=330MPa
S
c
=260MPa
Dla stali C35
R
e
=330 MPa
S
c
=260 MPa
E=2,1 GP
lambda
gr
=
89,3 MPa
Podnośnik śrubowy 2 z 11
d
1
=16,528mm
w takim razie:
i
min
=4,132mm
smukłość śruby wynosi:
lambda=271
stosujemy wz
ór Eul
era:
Wg PN-65/M-02019 dobieram śrubę z gwintem trapezowym
niesymetrycznym S46x8 dla których:
d=46mm
d
2
=40mm
d
1
=32,116mm
D
1
=34mm
P=8
1.3. Sprawdzenie naprężeń zastępczych w śrubie.
Moment skręcający śrubę w czasie podnoszenia ciężaru Q
d=46mm
d
2
=40mm
d
1
=32,116mm
D
1
=34mm
P=8
M
s
=0.5Q*d
s
*tg(p'+y)
u=0,1
a
k
=3
0
gdzie:
p'=5,71
0
P=8mm
d
2
=40mm
u=3,65
0
M
s
=0,5*20000*0,04*tg(5,71+3,65)=66 Nm
Warunek samohamowności gwintu p'>y został spełniony.
Naprężenia ściskające:
ds.=40mm
M
s
=66Nm
Q=20kN
Naprężenia skręcające:
Naprężenia zastępcze wyliczymy ze wzoru Hubera.
Śruba z gwintem trapezowym S46x8 będzie odpowiednia do tego
podnośnika.
Podnośnik śrubowy 3 z 11
p
dop=
6 MPa
k
c
=140 MPa
k
t
=38MPa
2. Obliczenie nakrętki.
Jako materiał na nakrętkę przyjmujemy żeliwo EN-GJL-250 dla
którego:
p
dop
=6 MPa
k
c
=140 MPa
k
t
=38 MPa
(po uwzględnieniu współczynnika bezpieczeństwa)
Wymiary nakrętki wynikające z doboru śruby:
D= 46mm
D
1
=34 mm
D
2
=40 mm
D= 46mm
D
1
=34 mm
D
2
=40 mm
Q=20kN
2.1. Wymagana całkowita powierzchnia zwojów.
Wymaganą powierzchnię zwojów liczymy z warunku na docisk
powierzchniowy.
F
c
=3340mm
2
d=46mm
D
1
=34mm
2.2. Powierzchnia współpracy jednego zwoju gwintu
.
F=754mm
2
2.3. Obliczenie zwojów nakrętki.
Przyjmujemy liczbę czynnych zwojów równą 6.
2.4. Obliczenie całkowitej wysokości nakrętki.
W otworze nakrętki uwzględniamy fazy obustronne 4x45
0
oraz dwa
zwoje niepracujÄ…ce.
H
n
>P(i
0
+2)+2*4=8(6+2)+8=72 mm
Aby zapewnić dobre prowadzenie śruby w nakrętce, wysokość
nakrętki powinna wynosić:
H=(1-1,5)d=1,5*46=69 mm
i
0
=4,43
Ostatecznie przyjmujemy wysokość nakrętki H=72 mm
2.5. Średnicę zewnętrzną nakrętki liczymy z warunku na równe
odkształcenie śruby i nakrętki.
H=72mm
z tego wynika, że:
D
z
=65,5mm
Podnośnik śrubowy 4 z 11
k
cj
=68 MPa
k
t
=67 MPa
3.1. Liczymy średnicę wewnętrzną kołnierza z warunku na docisk
powierzchniowy przyjmując materiał na korpus spawany S235JR
dla którego:
k
cj
=68 MPa
k
t
=67 MPa
p
dop
=0,8*k
cj
p
dop
=0,8*68=54,4 MPa
D
z
=65,5mm
Q=20kN
gdzie A to pole powierzchni kołnierza, określone wzorem:
D
w
=60mm
PrzyjmujÄ™ D
w
=60 mm
3.2. Liczymy wysokość kołnierza h
w
z warunku na ścinanie.
Przyjmujemy h
w
=5 mm
h
w
=5mm
D
z
=65,5mm
D
w
=60mm
4. Realizacja blokady nakrętki za pomocą wkrętu.
Moment tarcia na styku kołnierza z nakrętką.
T
n
=62,8Nm
T
bl
=3,2 Nm
R
e
=400 MPa
x
e
=2
Dla zapewnienia należytej pracy nakrętki w korpusie zastosujemy
wkręt blokujący, który przeniesie obciążenie tnące pochodzące od
momentu skręcającego.
Zastosujemy wkręt dociskowy z końcem stożkowym, z gwintem na
całej długości. Średnicę wkrętu policzymy z warunku na ścinanie.
Dobieramy kl. własności mechanicznych wkrętu -5.8
R
e
=400 MPa
Podnośnik śrubowy 5 z 11
[ Pobierz całość w formacie PDF ]