Aleksandar Vulčik 427S - Rucna Dizalica

Ručna Dizalica List: 1

1. PRORAČUN VRETENA

1.1. Općenito o pokretnim vijcima (vijčani pogoni)

Vijci pomoću kojih se okretno gibanje pretvara u uzdužno nazivaju se vretena. Takvi su primjerice vretena tokarskih strojeva, tlačna vretena preša, ventilska vretena na zapornim organima, vretena ručnih dizalica I slično. Za vetena se najčešće upotrebljavaju trapezni navoji (Tr) (DIN 103 ili HRN M.B0.060 do 063) (slika 1.1).

P – korak navoja, mmH – teorijska dubina navoja, mm

H = 1,866 PH1 – dubina navoja na vretenu, mm H1 = 0,5 P + aT – dubina navoja na matici, mm T = 0,5 P + 2 a - bH2 – nosiva dubina navoja, mm H2 = 0,5 P + a – ba,b – zračnost, mm R – zaobljenje, mm

(za P = 2…12mm → R = 0,25mm) Slika 1.1 Profil trapeznog navoja

Postoji normalni trapezni navoj (koji se najčešće upotrebljava), fini trapezni navoj (koji uz isti promjer ima isti korak) I grubi trapezni navoj (koji uz isti promjer ima veći korak). Brže uzdužno gibanje matice može se postići višenavojnim vretenima (slika 1.2) kod kojih se oko jezgre ovija više navoja (n navoja) jedan uz drugi. Korak navoja (uspon) Ph višenavojnih trapeznih navoja veći je n puta od koraka jednovojnog navoja, a sve druge izmjere ostaju nepromijenjene.

Slika 1.2 (a) Jednovojni (b) viševojni navoj Uspon: Ph = P· n (1.1) gdje je:

P – korak navoja ( = uspon jednovojnog navoja), mmPh – korak navoja ( = usponu) viševojnog navoja, mm

n – broj navoja (vojnost),

Grupa:5 Aleksandar Vulčik 427S Listova:13


1.1 Dimenzioniranje vretenaDimenzioniranje vretena svodi se na proračun potrebnog promjera jezgre vretena d3 prema Euleru za elastično područje izvijanja (slika 1.).

p – granica proporcionalnostip – granična vitkost – vitkost štapa (vretena)

Slika 1.3 Ovisnost kritičnog naprezanja Slika 1.4 Shematski prikaz načina o vitkosti štapa učvršćavanja vretena

(1.2)

Prema slici 1.4 slobodna duljina izvijanja je , pa se uvrštavanjem u formulu za izračunavanje kritične sile izvijanja dobiva:

(1.3)

(1.4)

(1.5)

gdje je:

-kritična sila izvijanja, NE – modul elastičnosti u MPa (za čelik je E=2,1105 MPa)

-najmanji moment tromosti presjeka jezgre vretena, mm d3 – promjer jezgre vretena s trapeznim navojem u mm (d3=d1=dj), l – duljina vretena (vidjeti slika uz zadatak), mm Uz sigurnost protiv izvijanja s kritična sila izvijanja iznosi:

(1.6)

(1.7)

slijedi promjer jezgre vretena:



(1.8)

gdje je: F – opterećenje vretena u N,s – sigurnost protiv izvijanja (s=8…10), s=9 (odabrano)

Dobiveni promjer se uvećava za konstrukcijski faktor fk=1,6

Prema tablici 6.1 izabire se: d3=d1=29,5 mm, d2=33 mm, P=6 mm, H2=3,5 mm, d=36 mm, A=683 mm2 što odgovara trapeznom navoju Tr 36x6.

1.2 Provjera naprezanja u izabranom vretenu 1.2.1 Tlačno naprezanje u vretenu

(1.9)

gdje je: - tlačno naprezanje u vretenu, MPa - faktor izvijanja (tablica 2.),-F – opterećenje vretena, NA – ploština površine presjeka jezgre vretena, mm2

Faktor izvijanja je ovisan o vrsti materijala vretena i vitkosti vretena. Vitkost vretena iznosi:

(1.10)

gdje je: lo - slobodna duljina izvijanja, mm imin - najmanji polumjer tromosti, mm

(1.11)

(1.12)

Tada će se nakon sređivanja dobiti formula za najmanji polumjer tromosti u obliku:

=18,5 mm

=29,11 mm

(1.13)

što omogućava sređivanje formule za izračunavanje vitkosti u sljedećem obliku:



(1.14)

- iz tablice 6,2. interpoliranjem slijedi:

1.3.2 Uvojno naprezanje u vretenu

(1.15) gdje je:

Mu – ukupni moment uvijanja vretena u Nmmu – uvojno naprezanje u vretenu u MPa

(1.16)

(1.17)

(1.18)

gdje je:

Mu1 – moment uvijanja vretena uslijed trenja u navojima, NmmMu2 – moment uvijanja uslijed trenja čelne (donje) strane vretena o podlogu (ležaj), Nmm F – opterećenje vretena, N d2 – srednji promjer navoja vretena, mm - kut uspona vretena, o

(1.19)

P – korak navoja vretena, mm’ – kut trenja korigiran zbog kosine boka navoja, o

=21,35

=1,078

=78,91MPa



(1.20) =0,1 – faktor trenja za čelik po čeliku uz suhe plohe bokova navoja, -

Slika 1.5 Površina oslanjanja vretena na podlogu

p – faktor trenja podloge i čelne strane vretena, p=0,05 – čelik po čeliku uz podmazane plohe, p=0,09 – čelik po sivom lijevu ili bronci uz podmazane plohe d3 – promjer jezgre navoja vretena, mm dr – promjer rukavca (završetak) vretena, mm (konstrukcijska veličina) Wp – polarni moment otpora, mm3

(1.21)

=133945,95Nmm=18mm=29687,5Nmm

=163633,45Nmm

=5134mm3

=31,76MPa



1.3.3 Reducirano naprezanje u vretenu

(1.22)

gdje je: - tlačno naprezanje u vretenu (vidjeti točku 1.3.1), MPa u – uvojno naprezanje u vretenu (vidjeti točku 1.3.2), MPa

- dopušteno naprezanje, MPa

(1.23)

gdje je: DI – trajna čvrstoća (dinamička izdržljivost- tablica 3.), MPa spotr – potrebna sigurnost (spotr=1,5…2).

ZADOVOLJAVA

=212MPa

=96,30MPa



2.PROVJERA POVRŠINSKOG TLAKA U MATICI

(2.1)

gdje je:

p – površinski tlak u matici, MPa F – opterećenje (sila), N P – korak (uspon) navoja, mm h – visina (duljina) matice, mm d2 – srednji promjer vretena, mm H2 – nosiva dubina navoja vretena, mm – potreban površinski tlak (tablica 4.),MPa

S obzirom da je p=12,06MPa < dop p=12 MPa matica nije dobro dimenzionirana.Stoga povećavamo visinu matice na h=85 mm

S obzirom da je p=11,35 MPa < dop p=12 MPa matica je dobro dimenzionirana.

p=12,06MPa

p=11,35MPa



3. POTREBAN KRAK RUČICE DIZALICE

(3.1)

gdje je:

L – krak ručice sa zapornim kolima, mmMu – ukupni moment uvijanja (prema točki 1.3.2), NmmFR – ručna sila, N

L=655mm



4.ISKORISTIVOST RUČNE DIZALICE

4.1 Iskoristivost pri dizanju tereta

(4.1)

gdje je: - iskoristivost pri dizanju, -

- kut uspona vretena (vidjeti točku 1.3.2), °’ – korigirani kut trenja (vidjeti točku 1.3.2), °

4.2. Iskoristivost pri spuštanju tereta

Ukoliko na vreteno ne djeluje okretni moment, sila F pokrenut će vreteno okretanjem unazad. Budući da je smjer okretanja promijenjen, promjenit će se i otpor trenja u suprotnom smjeru.

(4.2)

Ako je ’, onda je tan (-’)0 tako da je i s0. To je slučaj tzv. Samokočnosti i niti jedna, bilo kako velika sila F, nije u stanju okretati vreteno nazad. Spuštanje je zbog toga moguće jedino okretnim momentom u suprotnom smjeru. Kod ručnih dizalica s vretenom samokočnost je poželjna kao osiguranje od odvijanja vretena.

Negativan predznak govori o samokočnosti vretena.

4.3 Ukupna iskoristivost

(4.3)

gdje je:- ukupna iskoristivost ručne dizalice, -- srednji promjer površine nalijeganja vretena na podlogu, mm

Gdje su d3 i dr karakteristični promjeri prema slici 1.5 u točki 1.3.2

=0,4

=-0,8

=0,3



5. PROVJERA NAPREZANJA U ZAVARENOM SPOJU

5.1 Izmjere potrebne za provjeru naprezanja

Izmjere potrebne za provjeru naprezanja u zavarenom spoju podizača s maticom određene su prema lici 5.1

l1=2,39d=2,3936=86,0486 mml2=0,83d=0,8336=29,8830 mmh2=1,11d=1,1136=39,9640 mmh1=h3=b2=8 mmh4=6 mmb1=30 mmiskustveno a=(0,4…0,7)h1=0,68=4,85 mm

Slika 3. Skica za proračun zavarenog spoja podizača

l1=86mml2=30 mmh2=40 mm

h1=h3=b2=8 mmh4=6 mmb1=30 mm

h1=5 mm



5.2 Ploština površine zavara Az= Az1+Az2 (5.1)Az1=2b1a=2305=300 mm2 (5.2)Az2=2h2a=2405=400 mm2 (5.3)Az=Az1+Az2=300+400=700 mm2

gdje je:Az – plošzina ukupne površine zavara, mm2

Az1, Az2 – ploštine površina zavara prema slici 5.1 (desno), mm2

b1,a, h2 - izmjere prema slici 5.1, mm

5.3 Moment tromosti površine zavara

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10) (5.11)

gdje je:

, , - momenti tromosti odgovarajućih površina zavara (prema slici 5.1), mm4

, , - udaljenosti težišta površina zavara od koordinatnih osi (prema slici 5.1), mm

Iy1=13399mm4

Iy2=53333mm4

Zs=33,7mm

=52mm=20mm

Z1=18,3mmZ2=13,7mm

Iy=242176mm4



5.4. Smično naprezanje u zavaru

(5.12)

gdje je: - smično naprezanje u zavaru, MPa Az – ploština površine zavara u mm2

F – opterećenje u N

5.5 Savojno naprezanje u zavaru

(5.13)

gdje je:

- savojno naprezanje u zavaru, MPaMs – moment savijanja (prema slici 5.1), Nmm

(5.14)

z – udaljenost sloja sloja izloženog najvećem vlačnom naprezanju (prema slici 5.1), mm

(5.15)

(vidjeti zočku 5.3), i u mm (prema slici 5.1 i točki 5.1).

=72MPa

Z=27,3mm

=315,17MPa


List: 13

5.6. Reducirano naprezanje u zavaru

(5.16)

gdje je:

- reducirano naprezanje u zavaru, MPa - dopušteno naprezanje u zavaru; MPa

(5.17)

- trajna čvrstoća (dinamička izdržljivost) (tablica 6.3), MPa

Nakon uvrštavanja konkretnih vrijednosti može se provjeriti debljina zavara a na temelju gornje formule za red,z. Ukoliko je red,z >z dop potrebno je povećati debljinu zavara i ponavljati provjeru sve dotle dok ne bude zadovoljen uvjet z dop .

S obzirom da je red,z = 339,43MPa dop z = 360 MPa predviđena debljina zavara je zadovoljavajuća.

=339,43MPa


Veleučilište u Slavonskom BroduTehnički odjel u Slavonskom Brodu

Stručni studij proizvodnog strojarstva

ELEMENTI KONSTRUKCIJAPRORAČUN

Ručna Dizalica (P1)

Prezime i ime: Aleksandar VulčikMatični broj: 427 S

Slavonski Brod, rujan 2013.

Documents

Aleksandar Vulčik 427S - Rucna Dizalica