Upload
marek-litwinowicz
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
1/41
Maszyna hydrauliczna do
gicia apek sprystych
przytwierdzenia SB-3
Design project of a
hydraulic machine for
bending elastic tension rail
clamps SB-3
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
2/41
1
Streszczenie
Celem niniejszej pracy byo zaprojektowanie zestawu maszyn do produkcji apek
sprystych mocujcych szyny do podkadw strunobetonowych, wchodzcych w skad
sprystego przytwierdzenia SB-3. We Wstpie przytoczono krtk charakterystyk techniczn
przytwierdzenia sprystego SB-3 i stan prawny dotyczcy jego zastosowania. Zdecydowano
si na skonstruowanie dwch maszyn o napdzie hydraulicznym zapewniajcych optymalny
proces produkcji apek sprystych, konstrukcj maszyn poparto stosownymi obliczeniami. Do
pracy doczono take rysunki zoeniowe i wykonawcze.
Summary
The purpose of this thesis was to design a set of machines for the production of elastic
tension rail clamps which are used to fix pre-stressed concrete railroad ties. An elastic tension
rail clamp is a part of the SB-3 elastic rail system. An Introduction includes a brief technical
description of the SB-3 elastic rail system and its legal status of using. The thesis contains
design of two hydraulic bending machines assured an optimal system of elastic tension rail
clamps production and appropriate calculations. Assembly drawings and working drawings
were attached.
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
3/41
2
Spis treci
1. Wstp .................................................................................................................................... 3
2. Opis techniczny maszyna hydrauliczna I........................................................................... 6
2.1 Dobr silnika hydraulicznego ...................................................................................... 11
2.2 Dobr sprzga ............................................................................................................ 12
2.3 Obliczenia wytrzymaociowe wau ............................................................................ 13
2.4 Dobr oysk................................................................................................................ 16
2.5 Dobr piercieni uszczelniajcych............................................................................... 19
2.6 Analiza pocze wpustowych .................................................................................... 20
3. Opis techniczny maszyna hydrauliczna II........................................................................ 23
3.1 Dobr silnika hydraulicznego ...................................................................................... 28
3.2 Dobr sprzga ............................................................................................................ 29
3.3 Obliczenia wytrzymaociowe wau ............................................................................ 30
3.4 Dobr oysk................................................................................................................ 33
3.5 Dobr piercieni uszczelniajcych............................................................................... 35
3.6 Analiza pocze wpustowych .................................................................................... 36
4. Zaczniki ............................................................................................................................ 39
5. Bibliografia.......................................................................................................................... 40
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
4/41
3
1.WstpSystem sprystego przytwierdzenia szyn do podkadw strunobetonowych
oznaczany w Polsce skrtem SB jest technologicznie polskim systemem przytwierdze
szeroko stosowanym na polskiej sieci kolejowej od lat 80. Jego zadaniem jest tumienie
drga szyn (potwierdzono ponad 50% skutecznoci), co poprawia zarwno komfort jak
i bezpieczestwo jazdy.
W skad systemu sprystego przytwierdzenia szyn SB-3 wchodz:
- kotwa
- przekadka ksztatowa (podszynowa)
- elektroizolacyjna wkadka dociskowa
- sprysta apka
Rys. 1.1Schemat realizacji sprystego przytwierdzenia SB-3
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
5/41
4
System sprysty w przeciwiestwie do sztywno przytwierdzajcych systemw
dokrcajcych polega na dociskaniu szyny do podkadu z pomoc apki stale
przytwierdzonej do kotwy. To powoduje i drgania s tumione i rozadowywane na
wyginajcych si apkach, a nie na sztywnych rubach. Zapewnia to rwnomierny
docisk szyn do podkadw, wymagany opr poduny szyn i izolacj elektryczn, jak
rwnie utrzymaniewaciwej szerokoci toru.
System ten, pomimo powszechnego zastosowania w Polsce (SB3), by do
niedawna postrzegany przez inne kraje europejskie jako niepewny, gdy badania
obejmoway jedynie poszczeglne elementy tego przytwierdzenia. System stosowany
by jedynie w Polsce i niedawno wdroony na Ukrainie. Na przeomie roku 2005/2006
przeszed pomylnie badania Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa, co zezwala
na jego stosowanie w innych krajach Unii Europejskiej.
Celem pracy dyplomowej byo zaprojektowanie zestawu maszyn hydraulicznych
do produkcji sprystych apek mocujcych szyny kolejowe, wchodzcych w skadsprystego przytwierdzenia SB-3. Majc na uwadze zwikszajcy si popyt na ten
system przytwierdze, ktry jest reakcj na zgod jego stosowania w granicach caej
Unii Europejskiej i wci rosncym zainteresowaniem zagranicznych partnerw,
zdecydowano si na wykorzystanie dwch stanowisk indywidualnie dostosowanych do
wymaganych warunkw produkcji, mogcych pracowa niezalenie, co wyranie
przyspieszy proces wytwarzania i pozwoli zmaksymalizowa zyski.
Standardowo apki spryste s wykonane z prtwo rednicy 16 mm i dugoci
400 mm ze stali sprystej gatunku 50S2. Szczegowe wymagania dotyczce apek
sprystych SB zawieraj warunki techniczne [1]. Dopuszczono w nich m.in. moliwo
wykonywania apek z prtw walcowanych na gorco (dotychczas apki SB-3 byy
wykonywane z trudnodostpnych, droszych prtw cignionych).
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
6/41
5
Rys. 1.2 apka sprysta SB-3 [2]
Rys. 1.3 apka sprysta w przytwierdzeniu SB-3
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
7/41
6
2.Opis techniczny maszyna hydrauliczna ICelem projektu hydraulicznej maszyny nazywanej w dalszej czci maszyn
hydrauliczn I - jest zapewnienie zagicia penego prta prostego do postaci
U-ksztatnej (zob. rys. 2.1). Proces giciana gitarce (zob. rys. 2.2) realizowany jest za
pomoc elementu doginajcego zamocowanego w tarczy osadzonej na wale
poczonym sprzgem z silnikiem hydraulicznym. Po odpowiednim umiejscowieniu
prta na klapie pomidzy elementem ustalajcym a tulej i przyoeniu wymaganego
momentu obrotowego realizowanego poprzez napd hydrauliczny nastpuje gicie
profilu po zadanym promieniu przy jednoczesnym docisku prta elementem
doginajcym. Zapewniono obrt tarczy o kt 180 + poprawk uwzgldniajc
sprysty charakter materiau z ktrego wykonany jest prt.
Rys. 2.1 Prt przed i po zagiciu
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
8/41
7
Rys. 2.2 Realizacja gicia prta na maszynie hydraulicznej I
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
9/41
8
Rys. 2.3 Maszyna hydrauliczna I widok
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
10/41
9
Rys. 2.4 Maszyna hydrauliczna I czciowy przekrj
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
11/41
10
Gwnym zaoeniem projektowym jest zapewnienie wystarczajcego
momentu obrotowego, ktry umoliwi gicie prta. W oparciu o [1] i zaoenia
konstrukcyjne dla apek sprystych (zob. rys. 1.2) wyliczono wg [3] minimalny
moment gncy dla prta ze stali sprystej przy ktrym ten proces wystpi.
Zaoono:
materiaprta penego: stal 50S2
rednica prta: dopuszczalne naprenia na zginanie dla 50S2po obrbce cieplnej wg [4]:
warunek wytrzymaociowy na zginanie:
()gdzie:
wskanik wytrzymaoci przekroju nazginanie dla przekroju koowego penego:
()Po podstawieniu i przeksztaceniu wzorw 2.1 i 2.2 otrzymano:
()
Otrzymany maksymalny moment gncy jest jednoczenieminimalnym momentem obrotowym jaki naley zapewni, dodatkowo powikszonogo o 20% poprawk uwzgldniajc przecieniai przyjto do oblicze.
()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
12/41
11
2.1 Dobr silnika hydraulicznegoGwnym warunkiem doboru jest spenienie wymagania na minimalny moment
obrotowy (2.4), ktry naley zapewni do poprawnego dziaania ukadu.
W oparciu o katalog firmy Hektos [5] zdecydowano si na: silnik OMZR160 model 2AD
Charakterystyka silnika OMZR160 model 2AD:
Prdko obrotowa znamionowa:
Maksymalna prdko obrotowa: Moment obrotowy znamionowy: Maksymalny moment obrotowy: Moc znamionowa: Moc maksymalna: Wa z wpustem pryzmatycznym Masa:
Silnik hydrauliczny orbitalny (typu geroler - georotor z rolkami) serii OMZR jest
silnikiem redniej wielkoci o lekkiej i zwartej budowie. Charakteryzuje si znacznym
momentem obrotowym oraz niewielkimi prdkociami obrotowymi. Zawr rozrzdczy
zintegrowany jest z waem wyjciowym. Wieniec wyposaony w rolkisprawdza si przy
duszej pracy w warunkach podwyszonego cinienia, dlatego czsto zastpuje
podczas modernizacji silniki bez rolek na wiecu oraz nadaje si do pracy cigej.
Rys. 2.1.1 Silnik OMZR160[5]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
13/41
12
2.2 Dobr sprzgaDoboru sprzga dokonano bazujc na zapewnionym momencie obrotowym
(2.4), od tej pory nazywanym momentem znamionowym . (2.2.1)Schemat doboru zaczerpnito z katalogu firmy KTR Polska sp. z. o. o. [6]
zgodnego z [7] przy uwzgldnieniunastpujcych zaoe:
wspczynnik temperaturowy wg [6]: wspczynnik sztywnoci skrtnej wg [6]: moment znamionowy sprzga wg [6]:
(2.2.2)Zdecydowano si na: samoobsugowe sprzgo bezluzowe, kowe skrtnie
elastyczne ROTEX GS 55 z poliuretanowym cznikiem o twardoci 95/98 SH A-GS
pozwalajcym na prac w zakresie temperatur od -30 do 90C i duych obcie. Na
sprzgo skadaj si dwie stalowe piasty z otworami ,rowkiem wpustowym JS9 wg [8] i wkrtem ustalajcym wg [9]. Masa caoci to
Rys. 2.2.1 Sprzgo bezluzowe, kowe skrtnie elastyczne ROTEX GS 55 [6]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
14/41
13
2.3 Obliczenia wytrzymaociowe wauZaoono:
materia wau: stal C45
granica plastycznoci dla C45 wg [10]: wspczynnik bezpieczestwa: wymiary: promie dziaania siy gncej:
Sia obciajca wa wynika z momentu obrotowego (2.4) jest to sia gncastalowy prt, dziaajca na promieniu .
()
Wyznaczenie reakcji w oyskach osadzonych na wale.
Rys. 2.3.1 Schemat obcienia wau
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
15/41
14
Rys. 2.3.2 Rozkad si i momentw obciajcych wa
Rwnania rwnowagi:
() ()
Z powyszych rwna rwnowagi otrzymanosiy reakcji:
() ()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
16/41
15
Zoone obcienie wau(zginanie i skrcanie)
Korzystajc z wytrzymaociowej hipotezy Hubera wg [3] obliczono moment
zredukowany w miejscu najwikszego wytenia (miejsce zamocowania oyska B).
Maksymalny moment gncy:
()
Maksymalny moment skrcajcy:
()
Moment zredukowany:
()
Stosujc poniszy wzr, okrelono teoretycznie najmniejsz moliw rednic
wau w miejscu zamocowania oysk, waciwa rednica wau w tym miejscuzostanie jednak okrelona po analizie i doborze oysk przy zaoeniu warunkw pracy.
()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
17/41
16
2.4 Dobr oyskMajc na wzgldzie pionow orientacj ukadu napdowego hydraulicznej
gitarki i due obcienia postanowiono zastosowa 2 identyczne oyska stokowe
osadzone na tej samej rednicy wau co uatwi kontrol ich pracy. Obliczenia
przeprowadzono dla bardziej obcionego oyska (oysko B), na ktre dziaa sia
().W naszym przypadku oyska na wale
obracaj si z prdkoci obrotow poniej
wic dobr przeprowadzono napodstawie nonoci spoczynkowej . Wartoci
dopuszczalnego obcienia oyska nie
okrela si na podstawie zmczenia
materiau, lecz iloci trwaych odksztace
bieni spowodowanych obcieniem.
Zaoono:
obcienie statyczne oyska: statyczny wspczynnik bezpieczestwa wg [11]:
Wymagan nono statyczn
wg [10] mona okreli na podstawie rwnania:
()Korzystajc z katalogu firmy SKF [11], znajc warunek na nono dynamiczn
(2.4.1) i warunek wytrzymaociowy na minimaln rednic wau (2.3.9) dobrano
oyska stokowe, jednorzdowe 32307 BJ2/Q i zdecydowano si na osadzenie ich w
ukadzie X (zob. rys. 2.4.3).
Rys. 2.4.1 oysko stokowejednorzdowe 32307 BJ2/Q [11]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
18/41
17
Rys. 2.4.2 Specyfikacja oyska stokowegojednorzdowego 32307 BJ2/Q [11]
Rys. 2.4.3 Sposb osadzenia oysk stokowych w ukadzie X
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
19/41
18
oyska zabezpieczono piercieniami osadczymi, do uszczelnienia wau
zdecydowano si zastosowapiercienie do uszczelnienia promieniowego.
Rys. 2.4.4 Sposb zabudowy oysk
Rys. 2.4.5Piercie uszczelniajcy, tuleja osadcza, piercie osadczy, tuleja dystansowa.
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
20/41
19
2.5 Dobr piercieni uszczelniajcychPiercienie do promieniowego uszczelnieniawau dobrano w oparciu o katalog
firmy SKF [11]. Zdecydowano si na produkt o sygnaturze CR 28X47X7 HMS5 RG.
Rys. 2.5.1 Specyfikacja piercienia do promieniowego uszczelnia 28X47X7 HMS5 RG [11]
Uszczelnienia promieniowe waw s stosowane midzy obracajcymi si i
nieobracajcymi si elementami maszyny. Uszczelnienia te maj cylindryczne pokrycie
zewntrzne z elastomeru, ktre daje uszczelnienie statyczne wzgldem otworu oprawy
i zapewnia uzyskanie wymaganego pasowania ciasnego uszczelnienia w otworze
oprawy, jak rwnie uatwia poprawny monta. Maj take warg uszczelniajc z
elastomeru, ktra zapewnia dynamiczne i statyczne uszczelnienie wzgldem wau.
Krawd uszczelniajca wargi i wsppracujca z ni powierzchnia na wale tworz
najwaniejsze funkcjonalne powierzchnie uszczelnienia promieniowegowau.
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
21/41
20
2.6 Analiza pocze wpustowych
Rys. 2.6.1 Naciski powierzchniowe w poczeniach wpustowych
Przy zastosowaniu wpustw znormalizowanych naciski powierzchniowe
decyduj o wytrzymaoci zcza, dlatego obliczenia na cinanie s pomijane.
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustu w poczeniu czcym sprzgo z waem
ze wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu zdecydowano si na wpust pryzmatyczny A 8x7x50 wg [12] i
uwzgldniono ten fakt przy specyfikacji piasty zamawianego sprzga.
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau:
dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]: () ()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
22/41
21
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustw w poczeniu czcym wa z tarcz ze
wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu wau z tarcz (zob. rys. 2.6.2) w ktrej zamocowany jest element
doginajcy zdecydowano si zastosowa dwa wpusty pryzmatyczne A 8x7x40 wg [12]
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau:
dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]: () ()
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustw zastosowanych w osadzeniu elementu
doginajcego w tarczy ze wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu tarczy i elementu doginajcego (zob. rys. 2.6.3) take
zdecydowano si zastosowa dwa wpusty pryzmatyczne A 8x7x40 wg [12]
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau: dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]: ()
()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
23/41
22
Rys. 2.6.2 Poczenia wpustowe pomidzy waem a tarcz
Rys. 2.6.3 Poczenia wpustowe pomidzy tarcz a elementem doginajcy
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
24/41
23
3.Opis techniczny maszyna hydrauliczna IICelem projektu hydraulicznej maszyny nazywanej w dalszej czci maszyn
hydrauliczn II - jest zapewnienie zagicia otrzymanego wczeniej profilu
U-ksztatnego (zob. rys. 3.1) do finalnego ksztatu apki sprystej (zob. rys. 1.3). Proces
gicia na gitarce (zob. rys. 3.2) realizowany jest za pomoc elementu doginajcego
zamocowanego w tarczy osadzonej na wale poczonym sprzgem z silnikiem
hydraulicznym. Po odpowiednim umiejscowieniu prta na klapie pomidzy elementem
ustalajcym a elementem krzywkowym i przyoeniu wymaganego momentu
obrotowego realizowanego poprzez napd hydrauliczny nastpuje gicie profilu po
zadanym promieniu przy jednoczesnym docisku prta elementem doginajcym.
Zapewniono obrt tarczy o kt 180 + poprawk uwzgldniajc sprysty charakter
materiau z ktrego wykonany jest prt.
Rys. 3.1 Profil U-ksztatnyprzed i po zagiciudo apki sprystej
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
25/41
24
Rys. 3.2 Realizacja gicia apki sprystej na maszynie hydraulicznej II
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
26/41
25
Rys. 3.3 Maszyna hydrauliczna II widok
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
27/41
26
Rys. 3.4 Maszyna hydrauliczna II czciowy przekrj
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
28/41
27
Podobnie jak poprzednio gwnym zaoeniem projektowym jest zapewnienie
wystarczajcego momentu obrotowego, ktry umoliwi gicie prta. W oparciu o [1] i
zaoenia konstrukcyjne dla apek sprystych (zob. rys. 1.2) wyliczono wg [3]
minimalny moment gncy dla profilu U-ksztatnego.
Zaoono:
materia prta penego: stal 50S2
rednica prta: dopuszczalne naprenia na zginanie dla 50S2 po obrbce cieplnej wg [4]:
warunek wytrzymaociowy na zginanie:
()gdzie:
wskanik wytrzymaoci przekroju na zginanie dla przekroju koowego penego:
()Po podstawieniu i przeksztaceniu wzorw 2.1 i 2.2 otrzymano:
()W tym przypadku jednoczesnemu zginaniu bd poddawane oba ramiona
profilu U-ksztatnego, co prowadzi do prostego rachunku i dwukrotnego pomnoenia
otrzymanego momentu gncego. Podwojony maksymalny moment gncy jest jednoczenie minimalnym momentem obrotowym jaki naley zapewni,dodatkowo powikszono go o 20% poprawk uwzgldniajcprzecienia.
()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
29/41
28
3.1 Dobr silnika hydraulicznegoWarunkiem doboru jest spenienie wymagania na minimalny moment
obrotowy (3.4), ktry naley zapewni do poprawnego dziaania ukadu.
W oparciu o katalog firmy Hektos [5] zdecydowano si na: silnik OMZT315 model 4MD
Charakterystyka silnika OMZT315 model 4MD:
Prdko obrotowa znamionowa:
Maksymalna prdko obrotowa: Moment obrotowy znamionowy: Maksymalny moment obrotowy: Moc znamionowa: Moc maksymalna: Wa z wpustem pryzmatycznym Masa:
Silniki hydrauliczne orbitalne (typu geroler - gerotor z rolkami) serii OMZT s
solidnymi silnikami o zwartej budowie i znacznych momentach obrotowych. Zawr
rozrzdczy ma konstrukcj tarczow z automatyczn kompensacj cinienia. Wieniec
wyposaony w rolki sprawdza si przy duszej pracy w warunkach podwyszonego
cinienia, przy rzadkim oleju i w warunkach czstych obcie wstecznych. oyska
rolkowe wau przystosowane s do przenoszenia si promieniowych.
Rys. 3.1.1 Silnik OMZT315 [5]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
30/41
29
3.2 Dobr sprzgaDoboru sprzga dokonano tak jak poprzednio bazujc na zapewnionym
momencie obrotowym (3.4), od tej pory nazywanym momentem znamionowym . (3.2.1)Schemat doboru zaczerpnito z katalogu firmy KTR Polska sp. z. o. o. [6]
zgodnego z [7] przy uwzgldnieniu nastpujcych zaoe:
wspczynnik temperaturowy wg [6]: wspczynnik sztywnoci skrtnej wg [6]: moment znamionowy sprzga wg [6]:
(3.2.1)Zdecydowano si na: samoobsugowe sprzgo bezluzowe, kowe skrtnie
elastyczne ROTEX GS 75 z poliuretanowym cznikiem o twardoci 95/98 SH A-GS
pozwalajcym na prac w zakresie temperatur od -30 do 90C i duych obcie. Na
sprzgo skadaj si dwie stalowe piasty z otworami , rowkiemwpustowym JS9 wg [8] i wkrtem ustalajcym wg [9]. Masa caoci to
Rys. 2.2.1 Sprzgo bezluzowe, kowe skrtnie elastyczne ROTEX GS 75 [6]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
31/41
30
3.3 Obliczenia wytrzymaociowe wauZaoono:
materiawau: stal C45
granica plastycznoci dla C45 wg [10]: wspczynnik bezpieczestwa: wymiary: promie dziaania siy gncej:
Sia obciajca wa wynika z momentu obrotowego (3.4) jest to sia gncaprofil U-ksztatny, dziaajca na promieniu .
()
Wyznaczenie reakcji w oyskach osadzonych na wale.
Rys. 3.3.1 Schemat obcienia wau
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
32/41
31
Rys. 3.3.2 Rozkad si i momentw obciajcych wa
Rwnania rwnowagi:
() ()
Z powyszych rwna rwnowagi otrzymano siy reakcji:
() ()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
33/41
32
Zoone obcienie wau(zginanie i skrcanie)
Korzystajc z wytrzymaociowej hipotezy Hubera wg [3] obliczono moment
zredukowany w miejscu najwikszego wytenia (miejsce zamocowania oyska B).
Maksymalny moment gncy:
()
Maksymalny moment skrcajcy:
()
Moment zredukowany:
()
Stosujc poniszy wzr, okrelono teoretycznie najmniejsz moliw rednic
wau w miejscu zamocowania oysk, waciwa rednica wau w tym miejscuzostanie jednak okrelona po analizie i doborze oysk przy zaoeniu warunkw pracy.
()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
34/41
33
3.4 Dobr oyskMajc na wzgldzie pionow orientacj ukadu napdowego hydraulicznej
gitarki i due obcienia postanowiono zastosowa 2 identyczne oyska stokowe
osadzone na tej samej rednicy wau co uatwi kontrol ich pracy. Obliczenia
przeprowadzono dla bardziej obcionego oyska (oysko B), na ktre dziaa sia
().W naszym przypadku oyska na wale
ponownie obracaj si z prdkoci obrotow
poniej wic dobr przeprowadzonona podstawie nonoci spoczynkowej.
Wartoci dopuszczalnego obcienia oyska
nie okrela si na podstawie zmczenia
materiau, lecz iloci trwaych odksztace
bieni spowodowanych obcieniem.
Zaoono:
obcienie statyczne oyska: statyczny wspczynnik bezpieczestwa wg [11]:
Wymagan nono statyczn wg [10] mona okreli na podstawie rwnania:
()
Korzystajc z katalogu firmy SKF [11], znajc warunek na nono dynamiczn
(3.4.1) i warunek wytrzymaociowy na minimaln rednic wau (3.3.9) dobrano
oyska stokowe, jednorzdowe 33010/Q i zdecydowano si na montowanie ich w
ukadzie X (zob. rys. 3.4.3).
Rys. 3.4.1oysko stokowejednorzdowe 33010/Q [11]
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
35/41
34
Rys. 3.4.2 Specyfikacja oyska stokowego jednorzdowego 33010/Q [11]
Rys. 3.4.3 Sposb osadzenia oysk stokowych w ukadzie X
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
36/41
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
37/41
36
3.6 Analiza pocze wpustowych
Rys. 3.6.1 Naciski powierzchniowe w poczeniach wpustowych
Przy zastosowaniu wpustw znormalizowanych naciski powierzchniowe
decyduj ow wytrzymaoci zcza, dlatego obliczenia na cinanie s pomijane.
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustu w poczeniu czcym sprzgo z waem
ze wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu zdecydowano si na wpust pryzmatyczny A 12x8x70 wg [12] i
uwzgldniono ten fakt przy specyfikacji piasty zamawianegosprzga.
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau: dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]:
() ()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
38/41
37
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustw w poczeniu czcym wa z tarcz ze
wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu wau z tarcz (zob. rys. 3.6.2) w ktrej zamocowany jest element
doginajcy zdecydowano si zastosowa dwa wpusty pryzmatyczne A 12x8x50 wg [12]
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau: dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]:
() ()
Sprawdzenie poprawnoci doboru wpustw zastosowanych w osadzeniu elementu
doginajcego w tarczy ze wzgldu na naciski powierzchniowe.
W poczeniu tarczy i elementu doginajcego (zob. rys. 3.6.3) take
zdecydowano si zastosowa dwa wpusty pryzmatyczne A 12x8x50 wg [12]
gdzie:
dugo czci pryzmatycznej wpustu: rednica wau: dopuszczalne naciski dla C45 po ulepszeniu cieplnym wg [10] i [11]:
() ()
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
39/41
38
Rys. 3.6.2 Poczenia wpustowe pomidzy waem a tarcz
Rys. 3.6.3 Poczenia wpustowe pomidzy tarcz a elementem doginajcym
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
40/41
39
4.Zaczniki1. Nr rys. MH.01.00 - Maszyna hydrauliczna I2. Nr rys. MH.01.01 - Wa3. Nr rys. MH.01.02 - Korpus4. Nr rys. MH.01.08 - Obudowa rodkowa5. Nr rys. MH.02.00 - Maszyna hydrauliczna II
7/23/2019 Diploma Thesis / Design project of a hydraulic machine for bending elastic tension rail clamps SB-3
41/41
5.Bibliografia1. Warunki techniczne wykonania i odbioru apek sprystych i spryn przytwierdzajcych
szyny do podkadw i podrozjazdnic. Nr ILK 3D-5183/5/2007E.P. PKP, Polskie Linie
Kolejowe S.A., Biuro Drg Kolejowych, Warszawa, 2007.
2. Oczykowski A.: Badanie i rozwj przytwierdzenia sprystego SB, Problemy Kolejnictwazeszyt 150, Instytut Kolejnictwa, Warszawa 2010.
3. Brzoska Z.: Wytrzymao materiaw, PWN, Warszawa 1979.4. PN-74/H-84032 Stal sprynowa (resorowa) Gatunki5. Katalog silnikw hydraulicznych Hektos[online]. [dostp: 20 stycznia 2012]. Dostpny w
Internecie:
6. Katalog sprzgieKTR [online]. [dostp: 20 stycznia 2012]. Dostpny w Internecie:< http://www.sprzegla.pl/Katalog_online/>7. DIN 740-1: 1986-08 Power transmission engineering; flexible shaft couplings8. DIN 6885/1 Drive Type Fastenings without Taper Action; Parallel Keys, Keyways9. DIN EN ISO 4029 Hexagon socket set screws with cup point10.EN 10025-2:200411. Interaktywny katalog techniczny[online]. [dostp: 20 stycznia 2012]. Dostpny w
Internecie:
12.PN-70/M-85005