Podnosnik śrubowy -uprdlazaocz, Studia, Edukacja techniczno-informatyczna, Podstawy konstrukcji i ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
PROJEKTOWANIE PODNOŚNIKA ŚRUBOWEGO ZWYKŁEGO Z
NAPĘDZANĄ ŚRUBĄ
Zadaniem projektującego będzie zaprojektowanie podnośnika, którego schemat
konstrukcyjny pokazano na rys. 12.
Oznaczenia:
Q - cięŜar podnoszony [N],
M
c
- moment potrzebny do podniesienia cięŜaru Q - [Nmm],
M
t
- moment tarcia w głowicy [Nmm],
M
s
- moment skręcający śrubę w czasie podnoszenia cięŜaru [Nmm].
1. Cel pracy
Celem niniejszego projektu jest zapoznanie się ze sposobem projektowania i
obliczania podstawowych elementów maszyn jak:
·
połączenia śrubowego przenoszącego obciąŜenia w ruchu,
obliczania drąga napędzającego śrubę ,
·
·
zagadnień kontaktowych
oraz sposobu wymiarowania i tolerowania części wchodzących w skład podno-
śnika śrubowego. Ponadto projektujący zapoznaje się z doborem materiałów
i dopuszczalnych napręŜeń przy obliczaniu elementów, które często wchodzą
w skład bardziej złoŜonych konstrukcji. Projektujący poznaje w jaki sposób bu-
dować urządzenie, które ma spełniać załoŜone zadania.
Ze względów dydaktycznych wybrano do projektowania konstrukcję pod-
nośnika w skład, której wchodzą elementy, których obliczenia omówiono w I
części wykładów PKM.
2. ZałoŜenia do projektu
·
Podnośnik śrubowy z napędem śruby przy pomocy drąga, pracujący piono-
wo,
·
zaopatrzony w głowicę, która ma zapewnić m.in. niezaleŜny obrót śruby
względem podnoszonego cięŜaru,
·
praca podnośnika na podłoŜu o twardości minimum drewna,
·
wymagana jest łatwość montaŜu i demontaŜu,
·
konstrukcja prosta, składająca się z minimalnej ilości części prostych techno-
logicznie do wykonania,
·
w projekcie wykorzystać części znormalizowane.
1
3. Wymagania
¨
Kompletne obliczenia wraz ze szkicami elementów i zespołów podnośnika,
¨
Rysunek zestawieniowy całości konstrukcji z wymiarami gabarytowymi,
pasowaniami, wykonany w systemie AUTOCAD
rysunki warsztatowe wskazanych części,
¨
¨
znajomość zagadnień wiąŜących się z tematem pracy projektowej.
4. Dane do projektu
Q - maksymalny cięŜar podnoszony [N],
H - wysokość podnoszenia [mm],
h - orientacyjna wysokość nakrętki [mm].
Rys.12. Schemat podnośnika
2
5. Obliczenia śruby
W zaleŜności od przeznaczenia podnośnika, śruba moŜe pracować na ściskanie
( siła Q obciąŜa śrubę osiowo), lub na zginanie ze ściskaniem ( siła Q działa pod
kątem
a
do osi śruby).
Rozpatrzmy obydwa przypadki obliczania śruby z warunku na stateczność.
5.1. Siła Q działa w osi śruby
W czasie obciąŜenia siłą osiową, w śrubie jako
elemencie smukłym moŜe dojść do utraty stateczności
(podstawowej postaci równowagi) i utworzenia się
nowej postaci, której towarzyszą zazwyczaj duŜe od-
kształcenia i napręŜenia. Aby nie nastąpiła utrata sta-
teczności podstawowej, śrubę liczymy z warunku na
wyboczenie.
Dla podnośnika przedstawionego schematycz-
nie na rys.12 przyjmujemy schemat zamocowania
śruby pokazany na rys.13 .
W rzeczywistości śruba w nakrętce nie jest zamoco-
wana sztywno jak przyjęto na rys.13. Błąd schematy-
zacji korygujemy przyjmując dość duŜy współczyn-
nik bezpieczeństwa x przy obliczaniu średnicy śruby.
Rys. 13. Schemat
zamocowania śruby
Dla podnośników zwykłych przyjmujemy
x = 4
¸
6,
dla podnośników teleskopowych x = 6
¸
8.
Długość zredukowana
l
r
= b l , gdzie b = 2
l - długość śruby podlegająca wyboczeniu.
Zgodnie z rys.12
l = H + 0,5 h + D, (1)
gdzie:
- suma wysokości mechanizmu zapadkowego i części śruby wchodzącej w
otwór głowicy.
D
3
W rozwiązaniach podobnych konstrukcyjnie do projektowanego podnośnika
moŜna przyjąć
D
= (1,2
¸
1,5) h
5.1.1 Określenie zakresu wyboczenia
Rys. 14 Wykres wyboczenia ; spręŜystego - hiperbola Eulera.
spręŜysto-plastycznego - krzywa Johnsona Ostenfelda i prosta Tetmajera-
Jasińskiego.
Zakres wyboczenia na rys.14 rozgraniczony jest smukłością graniczną
l
gr
Dla l ³ l
gr
- zakres spręŜysty,
dla
l
<
l
gr
- zakres spręŜysto-plastyczny, gdzie
E
S
l
gr
=
, (2)
c
S
c
- granica proporcjonalności przy ściskaniu [N/mm
2
]
Zakres wyboczenia moŜna określić równieŜ za pomocą długości Eulerowskiej.
Dla
l
r
³
l
E
- zakres spręŜysty,
l
r
< l
E
- zakres spręŜysto-plastyczny, gdzie długość Eulerowska
4
1
2
l
= l
Qx
[mm] (3)
E
gr
3
4
p
E
W zakresie spręŜystym do wymiarowania śruby wykorzystamy wzór Eu-
lera, natomiast w zakresie spręŜysto-plastycznym wzór Johnsona Ostenfelda.
Dla obydwu zakresów warunek bezpieczeństwa moŜna zapisać jednolicie w po-
staci
=
s
Q
F
1
£
k
kr
, (4)
w
x
gdzie F
1
- pole przekroju rdzenia śruby [mm
2
],
k
w
- napręŜenie dopuszczalne na wyboczenie zaleŜne od smukłości
l
.
5.1.2 Zakres spręŜysty - wzór Eulera
NapręŜenia krytyczne
2
p
l
E
s
=
s
=
(5)
kr
E
2
uwzględniając, Ŝe
2
2
l
i
x
×
l
2
r
r
l
=
=
, (6)
2
F
1
min
warunek bezpieczeństwa przyjmie postać
2
Q
×
x
p
x
EF
l
1
£
,
F
2
×
1
1
stąd
2
Q x
×
×
x
×
l
.
F
³
r
1
2
p
E
PoniewaŜ dla przekroju kołowego
x
= 4
p
,
zatem średnica rdzenia śruby
2
64
Qxl
E
r
d
³
4
.
(7)
1
3
p
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]