-Elementi- konstrukcija

8/10/2019 -Elementi- konstrukcija

1/26

VELEUILITE U KARLOVCU

Struni studij strojarstva

ELEMENTI STROJEVA I

Proraun oslonca u zavarenoj izvedbi s

upreanom ahurom

Luki NevenStrojarstvo0110612031

Karlovac, prosinac 2014.


2/26

Zadatak:Proraunati i konstruirati oslonac izveden i optereen prema slici 1 i slici 2.


3/26


4/26

Oslonac P1-P5 je optereen statikom vertikalnom silom Fvi istosmjernom promjenjivom udarnomsilom Fpod kutem s faktorom udara =1,2prema detalju D. O uvjetima eksploatacije (podrujebroja promjena i spektra optereenja) odreena je pogonska grupa B.

Konstrukcija oslonca sastoji se iz leajne ahure P1 upreane u glavinu oslonca P2 koja je zavarenazavarom debljine a2na nosae P3. Nosai su izvedeni iz pravokutnih cijevi te zavareni zavaromdebljine a1na temeljnu plou P5.Cijela konstrukcija je preko temeljne ploe P5 privrena s 4 vijkaP4 za podlogu.

Pomou alata za upreavanje P6-P16 potrebno je upreati leajnu ahuru P1 u glavinu P2. Alat zaupreavanje sastoji se od normalnog dvovojnog trapeznog vretena P12 s glavom za upreavanjeP16, poluge za okretanje P6 te tri zahvatna kraka P11 koji su preko svornjaka P10 povezani nakuite P9. U kuite P9 upreana je matica P7 te osigurana s zatinim vijkom P8. U glavi zaupreavanjeP15 nalazi se kuglasti oslonac P14 na kojem je oslonjeno navojno vreteno P12 koje jeosigurano ploom P13 i zatinim vijkom P15 protiv ispadanja i okretanja.

Materijal nosive konstrukcije oslonca: S235JR / S355JRMaterijal leajne ahure P1 i matice trapeznog vretena P7: P.CuSn12Materijal trapeznog vretena P12: E295 / E335Materijal svornjaka P10: E295Materijal kuita P9 i krakova P11: GE200

duH11 [mm] 85

d [mm] 110

Dv [mm] 180

l [mm] 210

Fv [N] 4000

F [N] 35000

[] 60

L [mm] 500

[mm] 30

1 [mm] 10a2 [mm] 5

a1 [mm] 5

PG B4

KZ IPGPogonska grupa ; KZkvaliteta zavara

Potrebno je:1. Proraunati i dimenzionirati stezni spoj leajne ahure P1 i glavine P22. Izvriti kontrolu naprezanja zavara u presjeku B-B3. Proraunati potrebni promjer vijaka P4 za privrivanje temeljne ploe za podlogu

4. Dimenzionirati trapezno vreteno za ispreavanje P12, te kontrola pritiska u matici P75. Odrediti duljinu poluge P6 za okretanje ako je runa sila Fr150NM 6. Dimenzionirati svornjak P10 prikazan na detalju C

7. Izraditi sklopne i radionike crtee


5/26

LIST 41. DIMENZIONIRANJE DOSJEDA STEZNOG SPOJA

Slika 1. Stezni spoj

TV FpASF - ravnotea u steznom spoju

2mmldA 12,01,0 - faktor trenja prianjanja

25,1 StS - sigurnost steznog spoja

1.1 Minimalni pritisak u spoju Pmin=0.993 N/mm2

2min /993,01.0210110

8.14000mmN

A

SFp StV

1.2 Potreban minimalni preklop

mPdKKpP uvSt minmin,

Pst,min =24.84m Nmm

Q

Q

EK V

V

V

V

V /3.0)611.0(1

)611.0(1

210000

1

1

11 22

2

2

2

Kv=1.1910-5mm2/N

NmmQ

Q

EK U

U

U

U

U /35.0)773.0(1

)773.0(1

85000

1

1

11 22

2

2

2

Ku=5.2010-5mm2/N mRRP

ZUZV )(8,0 - gubitak prijeklopa zbog uglaavanja P=15.04 m

3,0v - Poissonov koeficijent za elik

35,0U - Poissonov koeficijent za broncu

611.0180

110

v

vD

dQ - omjer promjera glavine Qv=0.611

773.0110

85

d

dQ uu - omjer promjera ahure

FT

FT

p

Fv


6/26

LIST 5Qu=0.773

Ovisno o minimalnom preklopu potrebno je odabir dosjeda )min(,min, ISOSSt PPP

39,04 m

Slika 2. Dijagram dosjeda

1.3 Maksimalni tlak u spoju Pmax=14.8 N/mm2

2

55

)max(,

max /110)1046.11051.7(

01504.0162.0mmN

dKK

PPp

Vu

ISOS

1.4 Naprezanja u steznim dijelovima

U leajnoj ahuri najvee naprezanje je na unutarnjoj strani i iznosi:

22

2,0

2

max

max, /66.1162.1

1402.104

846.01

8.142

1

2mmN

S

R

Q

p

pu

p

u

u

u,max=116.66N/mm2

104.12116.68 UVJET ZADOVOLJEN

5,12,1 PuS - traena sigurnost prema plastinom naprezanju u ahuri

Naprezanje u glavini:

222

maxmax, /160

5.1

24084.57846.01

8.142

1

2 mmNS

R

Q

p

pv

e

v

v

v,max=57.84N/mm2

57.84160 UVJET ZADOVOLJEN

5,12,1 PvS - traena sigurnost prema plastinom naprezanju u glavini

Ukoliko naprezanje prelazi doputene granice potrebno je odabrati dosjeds manjim maksimalnim prijeklopom ili poveati debljinu leajne ahureodnosno glavine.

1.5. Tolerancija unutarnjeg promjera ahure duH11


7/26

LIST 6Izrauje li se unutranji promjer ahure prije upreavanja potrebno jeizraunati deformaciju promjera provrta kao posljedicu upreavanja u glavinu.Na osnovu deformacija potrebno je provrt izraditi u tolerancijskom polju koje senalazi iznad nul-linije.

Minimalna defromacija:

Maksimalna deformacija:

Odabir potrebnog toleranciskog polja:

mdEI u 12.104max, - donje odstupanje EI=104.12m

mdTES up 98.21298.6206min,' - gornje odstupanje ES=212.98m

mEIESTp 86.10812.10498.212'' - tolerancija provrta Tp=108.86m

Slika 3. Dijagram deformacije unutranjeg promjera ahure H11

Ukoliko se izrauje manji broj komada jednostavnije je ostaviti dodatak zaobradu te provrt na konanu mjeru obraditi nakon upreavanja u glavinu.

Nije mogue odabrati potrebno tolerancijsko polje.Unutarnji promjerahure izvodi se sa dodatkom za obradu.

2. KONTROLA NAPREZANJA U ZAVARU

2.1. Istosmjerno promjenjivo optereenje silom

mE

dpd

u

u

u 3

2

u

minmin, 10)Q-(1

2

mE

dpd

u

u

u 3

2

u

maxmax, 10

)Q-(12

mE

dpd

u

uu

32

u

10)Q-(1

2


8/26

LIST 7

Slika 4. Slika optereenja zavara

Horizontalna sila u smjeru x-osi

F,x=36373.06N

Horizontalna sila u smjeru z-osi

F,z=21000 NU presjeku B-B zavar je optereen na:

- savijanje (sile i )

- vlak (sila )

- smik (sile i )

2.2 Momenti savijanja

NmLFM vf -1

Mf1=1880 Nm

NmLFM xf - ,2 Mf2=17095.33Nm

Iz skice, Odabirem standardni profil cijevi 160x80x8-Kraut(2009.god.,str.577)

2.3. Naprezanja zavara u presjeku B-B

Savojno naprezanje zavara oko osi x:

xF , vF

zF ,

xF , vF

NFFz

cos,

NFFx

sin,


9/26


10/26

LIST 9

2,, /mmN

A

F

zav

z

zavv

v,zav=8.4 N/mm2

2112121 22 mmbcabacAzav - - povrina zavara

Smino naprezanje zavara:

Prema tehnikim propisima uzima se da je smino naprezanje jednolikorasporeeno po presjeku zavara i da ga preuzimaju samo zavari paralelni sasmjerom djelovanja smine sile (srednje naprezanje).

Radi djelovanja komponente sile :

Iizav1=20.207

N/mm2

- povrina zavara

Radi djelovanja sile vF na leaju :

Iizav2=1.176

N/mm2

- povrina zavara

F

21

,

1 /mmNA

F

IIzav

x

IIzav

22211 24 mmaacAIIzav

22

2 /mmNA

F

IIzav

v

IIzav

22212 24 mmaabAIIzav


11/26

LIST 10

2.4. Ukupna naprezanja

Potrebno je nacrtati prostornu shemu naprezanja te na osnovu nje odrediti ukojim tokama su najnepovoljnija naprezanja zavara.

Normalno naprezanje u toki (+):2

)( /mmNzavzav zav(+)=71.5 N/mm2

Normalno naprezanje u toki (-):

2)( /mmNzavzav zav(-)=-54.7

N/mm2


12/26


13/26

LIST 12

2.6. Doputeno naprezanje

Doputeno naprezanje za r=-1:

Za materijal 0361pogonsku grupu B2 i sluaj zareznog djelovanja K4 iztablice 1:

Tablica 1.

Tablica 2.

Odnos graninih naprezanja:

1082.0606.79

61.8

max

min

zav

zavr

2/min mmNzav - apsolutno najmanje naprezanje 2/max mmNzav - apsolutno najvee naprezanje

Doputeno naprezanje zavara za stvarni r:

Potrebno je izraunati doputeno naprezanje za promatrani sluajdinamikog istosmjernog promjenljivog naprezanja koje jedefinirano prekoizraunatog odnosa r. Formulu za izraunavanje doputenog naprezanjaodabrati iz tablice 3, a pri tome voditi rauna u kojem se podrujudjelovanja nalazi maksimalno naprezanje zavara (vlak ili tlak

).

doprDv )(

doprDt )(


14/26

LIST 13

Tablica 3.

U sluaju da nije ostvaren uvijet potrebno je

poveati presjek zavara ili odabrati kvalitetniji osnovni materijal.

ISTOSMJERNO PODRUJE NAPREZANJA VLAK:

TLAK:

2red 2

)( /mmNdoprDv


15/26

LIST 14

3. PRORAUN VIJAKA

Prema dimenzijama nosaa odabiru se dimenzije temeljne ploe.

Slika 5. Optereenje spojnih vijaka

3.1 Sile u vijcima

Smatrajui da je temeljna ploa znatno krua od vijka moe se pretpostavitida normalna sila Fn izmeu podloge i temeljne ploe djeluje na rubu temeljneploe.Radna sila u vijku (1) moe se napisati:

NFFFF zrxrVrr ,1,,1,1,1, - radna sila u vijku Fr,1=33343.34N NFVr1, - sila u vijku zbog djelovanja sile

NF xr,

1,

- sila u vijku zbog djelovanja sile

NF zr

,

1,

- sila u vijku zbog djelovanja sile

NvijakabrojFF zz

r /,,

1,

Iz uvjeta ravnotee:

NfbFffbFLF VrV

rV

2

2

2

2 2,1,

Nec

Feec

FLF xrx

rx

22

22 ,2,

,

1,,

Iz uvjeta da je temeljna ploa znatno krua od vijka proizlazi:

() ()

vF

F

F

Nfb

fbFF Vr

V

r

1,2,

Nec

ecFF xr

x

r

,1,

,

2,


16/26

LIST 15

Uvrtavanjem prethodnih jednadbi u uvjet ravnotee dobivaju se izrazi zaizraunavanje radne sile u vijcima (1):

N

ffb

fbf

fb

LFF VVr

2/

2/

2

2

121,

N

eec

ece

ec

LFF

xx

r

2/

2/

2

2

12

,,

1,

N-broj vijaka

Zbog sile pritezanja maksimalna sila u vijku je:

NFF pr6,13,1max Fmax=86692.68 N

NFF rpr 1,32 - sila pritezanja Fpr=66686.28 N


17/26


18/26

LIST 17

2

1tand

Ph - kut uspona navoja

costan

1- reducirani kut trenja

mmd2 - srednji promjer navoja mmd

3 - promjer jezgre navoja

mmPh - uspon navoja - faktor trenja izmeu vijka i matice

- polovica vrnog kuta navoja 5,2

bpr

pr

bFF

FS - sigurnost protiv razdvajanja spojenih dijelova

NFFF rb max - sila brtvljenje meu spojnim dijelovima


19/26

LIST 184. Dimenzioniranje trapeznog vretena za ispreavanje

Slika 6. Optereenje vretena

Dimenzioniranje vretena vri se obzirom na izvijanje. Zadana tlana silamora biti manja od kritine sile uz stupanj sigurnosti protiv izvijanja:

NFSF upKK /

- kritina sila izvijanja NpAF Djup max, - ravnotea spoja

108/ KS - sigurnost protiv izvijanja (pretpostavka)

Pa

dKK

Pp

Vu

ISOS

D110)1046.11051.7(

162.055

)max(,

,max

2mmAj - presjek jezgre dosjeda

2

max, /mmNp D -maksimalni tlak u spoju (dosjedu) pmax,D=16.41

N/mm2

12,01,0 - faktor trenja prianjanja

VUKK ; - iz toke 1.2

mmdD - promjer dosjeda

Ne poznavajui vitkost vretena pretpostavlja se elastino izvijanje za kojese kritinasila pri kojoj dolazi do izvijanja rauna po Eulerovoj jednadbi.

NlIEFO

vrvr

K 2

min,2

44

3min,

64mm

dI vr

- najmanji aksijalni moment tromosti

mmll vrO 2 - slobodna duljina izvijanja

2/mmNEvr - modul elastinosti za vreteno

mmlvr - duina vretena lvr=500 mm

mmd3 - promjer jezgre vretena

Uvrtavanjem jednadbi u predhodni izraz te njegovim sreivanjem dobiva sepotrebni promjer jezgre vretena obzirom na izvijanje:


20/26

LIST 19

mmE

lFSd

vr

vrupk4

3

2/

3

264

d3=34.28 mm

Prema d3iz B.Kraut: Strojarski prirunik odabire se najblii normalni

dvovojni trapezni navoj (obino prva vea dimenzija):

Prema tablici 13,B.Kraut,str.687,izdanje 2009. odabirem Tr 40x6(3)Tr40x6 ( zbog toga to se radi o dvovojnom navoju)

P(mm) d(mm) d2=D2(mm) d3(mm) D1(mm) D4(mm) A(mm2)

3 40 38.5 36.5 37 40.5 1046

4.1. Kontrole naprezanjaVreteno je izloeno sloenom naprezanju (normalno i

tangencijalno),potrebno je izvriti njegovu kontrolu. Ekvivalentno naprezanjemora biti manje od dozvoljenog normalnog naprezanja.

2,

2

,

2 /3 mmNvrdopvrtvrred red=17.09 N/mm2 Tlano naprezanje u vretenu:

2/9.141046

03.15587mmN

A

F

j

up

vr

vr=14.9 N/mm2

Torzijsko naprezanje:

2, /mmN

W

T

p

vr

vrt

t,vr=4.836 N/mm2

NmmdFT upvr tan

22 - torzijski moment navoja vretena Tvr=46782.16

Nmm

2

1tand

Ph - kut uspona navoja

costan

1 - reducirani kut trenja

mmd2 - srednji promjer navoja mmd3 - promjer jezgre navoja


21/26

LIST 20 mmPh - uspon navoja - faktor trenja izmeu vijka i matice

- polovica vrnog kuta navoja

Navoj vretena mora biti samokoan, da bi to bilo ispunjeno mora kut uspona navoja vretena biti manji od reduciranog kuta trenja u navoju:

33316

mmd

Wp

- polarni moment otpora Wp=9547.913 mm3

Reducirano naprezanje:

2,

2

,

2 /3 mmNvrdopvrtvrred

2, /mmNSpotrDI

vrdop - doputeno naprezanje dop,vr =90 N/mm2

2/mmNDI - istosmjerno promjenjiva trajna vrstoa

(oitava se iz Smit-ovog dijagrama) 2potrS - potrebna sigurnost

4.2 Kontrola na izvijanje vretena

Faktor vitkosti za vreteno krunog presjeka:

649.10912.9

1000

i

lO

j

vr

A

Ii min, - polumjer tromosti i=9.12

4

44

3

min, 71.8712464

5.36

64 mm

d

I vr

222

3 35.10464

5.36

4mm

dAj

Aj=1046.35

mm

Nakon uvrtavanja i sreivanja, dobiva se:

589.1095.36

100044

3

d

lO

=109.58

>o (109.58>105)raunam naprezanje prema Euleru

Vitkost0

predstavlja granicu izmeu elastinog i neelastinog izvijanja, ovisi o materijalu i iznosi:


22/26

LIST 21za S235JR i S275JR 1050

za E295 i E335 890

Za sluaj >0

postoji elastino izvijanje i u tom sluaju se kritino naprezanjerauna prema Euleru:

22

2

2

2 /606.17258.109

210000mmN

EvrK

K=172.606

N/mm2

Sigurnost prema izvijanju:

66,2 vr

KKS

Sk=9.79 9.79

Ako je o

Documents

-Elementi- konstrukcija