konstrukcije proracun svlakaca

1 .Proračun navojnog vretena:

a)Šema opterecenja navojnog vretena:

1 -navrtka 2-rucica

U navojnom vretenu se javljaju otpori. Moment trenja u navojnom spoju (Tr) opterećuje navojno vreteno između ručice i navrtke.

Moment trenja u osloncu (T) javlja se između ručice i oslonca.

Navojno vreteno je pritisnuto silom F između navrtke i oslonca.

U preseku I-I navojno vreteno je izloženo uvijanju momentom T=Tr+T.

U preseku II-II navojno vreteno je izloženo uvijanju momentom T i pritiskom sile F.

Obrtni moment na ručici mora biti Tr>=Tv+T.

b)Izbor navoja navojnog vretena:

Napon pritiska jep=F/A1.

p=F/A1 <= d

A1=di2/4 d1-prečnik jezgra

1

Površina preseka jezgra:

A1>=F/d*1.3

Uvećanje preseka za 30% zbog uvijanja.

Usvaja se materijal navojnog vretena Č.0645, za koji je granica tečenja Reh=400 N/mm2.

Stepen sigurnosti za mirno opterećenje je s=3.

Dozvoljeni napon:

d=Reh/s=400/3=133.33N/mm2

A1>=F/d*1.3

A1>=15000/133.33*1.3=146.25mm2

Usvaja se A1=189 mm2.

Usvaja se trapezni navoj Tr 20x4. Dimenzije navoja su:

-nazivni prečnik d=20 mm -prečnik jezgra d1=15.5 mm -srednji prečnik d2=18 mm -površina preseka jezgra A1=189 mm2

-dubina nošenja H1=1.75 mm -ugao navoja φ=4.05°

c)Naponi u karakteristicnim presecima i provera stepena sigurnosti:

Obrtni moment na ručici: T>=Tv+T.

Moment trenja u navoju: Tv=F*d2/2*tg(φ+ρv)

Ugao trenja:

tgρv=v/cos(ά/2)

tgρv=0.1553 ρv=8.83°

Koeficijent trenja u navoju: v=0.15

Ugao profila trapeznog navoja: ά=30°

Tv=F*d2/2*tg(ά+ρv)=15000N*18mm/2*tg(4.05°+8.83°)=30896.5Nmm

2

Prečnik šiljka: dš=10mm

r=dš/3

r=10mm/3

r=3.33 mm

FN=F*cos30°

FN=12990.4N

Koeficijent trenja u osloncu: o=0.3

Moment trenja u osloncu:

T=Ftr*r=o*FN*r

T=0.3*12990.4*3.33=12977.4Nmm

Ukupni obrtni(otporni) moment je: T=Tv+T

T=30896.5Nmm+12977.4Nmm

T=43873.9 Nmm

3

Polarni otporni moment preseka jezgra navojnog vretena:

Wo=d13/16=(15.5mm)3/16

Wo=731.18mm3

Radni naponi:

l)Radni napon u preseku I-I:

Napon uvijanja:

u=T/Wo=43873.9 Nmm/731.18mm3

u=60 N/mm2

2)Radni napon u preseku II-II:

Napon uvijanja:

u=T/Wo=12977.4Nmm /731.18mm3

u=17.75N/mm2

Napon pritiskivanja:

P=F/A1=l5000N/189mm2

P=79.4 N/mm2

Provera stepena sigurnosti:

1 )Stepen sigurnosti u preseku I-I:

s=0.8*Reh/u=(0.8*300N/mm2)/(60N/mm2)

s=4

Usvaja se materijal Č.0545 sa granicom tečenja Reh=300 N/mm2.

2)Stepen sigurnosti u preseku II-II:

Stepen sigurnosti pri pritiskivanju:

s=Reh/P=(300N/mm2)/(79.4N/mm2)

s=3.8

4

Stepen sigurnosti pri uvijanju:

s=0.8*Reh/u=(0.8*300N/mm2)/(17.75N/mm2)

s=13.52

Presek II-II:

s=(s*s)/(s2+s2)=(3.8*13.52)/ (3.82+13.522)

s=3.66

d)Uslov samokočivosti:

Da bi navoj bio samokočiv,ugao trenja mora biti veci od ugla navoja:

ρv > φ

8.83° > 4.05° -zadovoljava

e)Provera stabilnosti(izvijanja) navojnog vretena:

Navojno vreteno je izloženo izvijanju na dužini na kojoj je pritisnuto h:

Dužina navojnog vretena: l=h+hT+Hg

h=150 mm

Visina traverze: hT=38 mm

Visina glave navojnog vretena: Hg=32 mm

l=150mm+38mm+32mm

1=220 mm

Za slučaj izvijanja kada je navojno vreteno uklješteno na oba kraja redukovana dužna:

5

lred=h/2=150mm/2

lred=75 mm

Minimalni poluprecnik inercije:

imin=(Imin/A1=(((d12)2*/64)/(d1*/4))=d1/4=15.5mm/4

imin=3.875 mm

A1=d12*/4 Imin=Ix=Iy=(dl2)2*/64

Vitkost navojnog vretena:

λ=lred/imin=75mm/3.875mm

λ = 19.35

Granicna vitkost za meke čelike je: λg=104

λ < λg -neće doći do izvijanja

6

2.Proracun navrtke:

Zbog pokretnog navojnog spoja usvaja se materijal navrtke sa manjim koeficijentom trenja, bronza P.CuSn12 za koju je granica tecenja Reh=180N/mm2.

Usvaja se spoljasnji precnik navrtke: Ds=28 mm.

Korisna površina dodira dva navoja:

d2-srednji prečnik navoja

Ak=d2**H1=l8mm**1.75mm

Ak=98.96 mm2

7

Sila na jednom navojku: F1=F/z z-broj navojaka

Površinski pritisak na jednom najvojku:

P=F1/Ak<=pd

(F/z)/d2**H1)<=pd

z>=F/(d2**H1*pd)

Dozvoljeni pritisak za bronzu i kaljeno navojno vreteno je:

Pd=10N/mm2

z>=15000N/(18mm**1.75mm*10N/mm2)

z>15.16

Usvaja se z=16

ln=z*p=16*4mm

ln=64mm

Visina navrtke je ln=64mm, pa zato mora da se promeni visina traverze (jer visina traverze mora biti veća od visine navrtke). Umesto hT=38mm, uzima se da je hT=ln+4mm.

hT =ln+4mm=64mm+4mm

hT =68mm

Promenom visine traverze(hT) menja se i dužina navojnog vretena(l), pa sad ta dužina iznosi:

l=h+ hT +Hg=150mm+68mm+32mm

l=250mm

Provera površinskog pritiska na jednom navoju:

p=F/(z*d2**H1)=15000N/(16*18mm**1.75mm)

p=9.48 N/mm2

p<=pd -zadovoljava

8

Površina poprečnog preseka navrtke:

A=Ds2*/4-d2*/4=/4*( Ds2-d2)= =/4*( (28mm)2-(20mm)2)

A=301.59mm2

Polarni otporni moment:

Wo=Ds3 */16(1-(2) 2)

=d/Ds=20mm/28mm=0.71

Wo=(28mm)3*/16(1-(0.712) 2)

Wo=1095.3mm3

Navrtka je izložena pritiskivanju i uvijanju:

Radni napon pritiskivanja:

p=F/A=15000N/301.59mm2

p=49.74 N/mm2

Radni napon uvijanja:

u=T/Wo=43873.9Nmm/1095.3mm3

u=40N/mm2


Stepen sigurnosti pri pritiskivanju:

s=Reh/p=(180N/mm2)/(49.74mm2)

s=3.62

9

Stepen sigurnosti pri uvijanju:

s=0.8*Reh/u=(0.8*180N/mm2)/ (40/mm2)

s=3.6

Stepen sigurnosti:

s=( s*s)/( s2+s2)=( 3.62*3.6)/( 3.622+3.62)

s=2.55

10

3. Proračun traverze

Traverza služi kao nosač i izložena je savijanju. Sila na jednom pipku je F/2. Najveći moment savijanja je u preseku spoja navrtke i traverze, i iznosi:

Ms=F/2*(lt/2-c/2)=15000N/2*(210mm/2-21mm/2)

Ms=708750Nmm

Širina pipk: c=21mmŠirina traverze: lt=210mm

Aksijalni otporni moment preseka traverze u kome je najveći napon savijanja:

Wx=(dt*hT3/12-ds*hT3/12)/(hT/2)=( hT/12*(dt-ds))/( hT/2)= hT2/6*(dt-ds)

11

Wx= hT2/6*(dt-ds) = (68mm)2/6*(40mm-28mm)

Wx=9248mm3

Najveći napon savijanja (radni napon) je:

s=Ms/Wx=708750Nmm /9248mm3

s=76.64N/mm2

Usvaja se materijal traverze Č.0545, za koji je granica razvlačenja Reh=300N/mm2


s=Reh/s=(300N/mm2)/(76.64 N/mm2)

s=3.91

12

4. Proračun ručice

Obrtni moment na ručici je: T=Fr*lr

Usvaja se ručna sila: Fr=160N Fr(120180N)

Redukovana dužina ručice:

lr=T/Fr=43873.9 Nmm/160N

lr=274.2mm

Usvaja se lr=275mm

Prečnik glave navojnog vretena:

Dg=d+4mm=25mm+4mm

Dg=29mm

Korisna dužina ručice (dužina koja se savija) je:

lk=lr-Dg/2=275mm-29mm/2

13

lk=260.5mm

Dužina ručice:

l=lk+Dg=260.5mm+29mm

l= 289.5mm

Najveći moment savijanja na ručici je:

Ms=Fr*lk=160N*260.5mm

Ms=41680Nmm

Usvaja se materijal na ručici Č.0545, za koji je granica tečenja Reh=300N/mm2

Dozvoljeni napon:

d=Reh/s=(300N/mm2)/3

d=100N/mm2

sd Ms/Wxs

Wx=dr3*/32

dr 3((32*Ms)/(* d))

dr 3((32*41680Nmm)/(* 100N/mm2)) dr 16.19mm

Usvaja se dr=17mm

Aksijalni otporni moment preseka ručice:

Wx= dr3*/32=(17mm)3*/32

Wx=514.23mm3

Radni napon savijanja:

s=Ms/Wx=41680Nmm/514.23mm3

s=81.05N/mm2


s=Reh/s=(300N/mm2)/(81.05N/mm2)

s=3.7

5. Izbor i provera podesenih vijaka za vezu pipka i obuhvatnice

14

Debljina obuhvatnice: b=10 mmDebljina dela pipka: δ=5 mmDužina stabla vijka sa najvećim pritiskom: m=3 mm

Podeseni vijak ima prečnik stabla jednak prečniku otvora u koji se stavlja i izložen je smicanju i površinskom pritisku. Najveci pritisak je na najmanjoj površini (dužini) dodira pipka i stabla vijka(P3).

Napon smicanja:

τs=F/A=(F/8)/(d2*/4)=F/(2*d2*)

τs<= τd

F/(2*d2*7l)<= τd

Usvaja se materijal zavrtnja Č.5.8,za koji je ReH=400 N/mm2.

Dozvoljeni napon smicanja:

τd=0.8*Reh/s=(0.8*400N/mm2)/3

τd =l06.67 N/mm2

Precnik stabla vijka:

d>=(F/(2** τd))

15

d>= (15000N/(2**106.67N/mm2))

d>=3.35 mm

Usvaja se d=5 mm.

Usvaja se navoj vijka:

Metricki navoj krupnog koraka M5.

M5: lm=4.7mm s=l mm

Duzina vijka:

l=b+2*δ+lm+s+2mm=10mm+2*5mm+4.7mm+lmm+2mm

1=27.7 mm

Usvaja se duzina vijka 1=28 mm.

Usvaja se vijak sa sestostranom glavom: M5x28-Č5.8.-DIN 931

Radni napon smicanja:

τs=F/(2*d2*)=15000N/(2*(5mm)2*)

τs=95.54 N/mm2


s=0.8*ReH/τs=(0.8*400N/mm2)/(95.54N/mm2)

s=3.35

Najveci površinski pritisak:

P3=F/(d*m)=F/(8*d*m)=15000N/(8*5mm*3mm)

P3=125N/mm2

Dozvoljeni površinski pritisak:

Pd=l.2*ReH/s=(l.2*400N/mm2)/3

Pd=160N/mm2

P3<=Pd zadovoljava

6.Tolerancija

16

Izbor naleganja:

a)Naleganje između ručice i navojnog vretena:

Na osnovu frikcije ručice(lako pomerljiva) bira se labavo naleganje.

Dr=17 mm

Na osnovu funkcije bira se labavo naleganje: 17H7/f7

Tolerisana mera rupe(u glavi navojnog vretena): 17H7

Dozvoljena odstupanja:

Ag=+18m=0.018mm

Ad=0 m

Gornja granična mera:

Dg=D+Ag= 16mm+0.018mm= 17.018 mm

Donja granična mera:

Dd=D+Ad=16mm+0mm=16 mm

Tolerancija rupe:

T=Ag-Ad=18m-0m=18 m

Tolerisana mera osovine(ručice): 17f7


ag=-16 m=-0.016 mm

ad=-34 m=-0.034 mm

Gornja granicna mera ručice:

dg=d+ag=17mm+(-0.016mm)=16.984mm


dd=d+ad=17mm+(-0.034mm)=l6.966 mm

Tolerancija prečnika ručice:

17

t=ag-ad=-16m-(-34m)=18 m

Gornji zazor:

Zg=Ag-ad=18m-(-34m)=52 m

Donji zazor:

Zd=Ad-ag=0m-(-16m)=16 m

Srednji zazor:

Zsr=(Zg+Zd)/2=(52m+16m)/2=34 m

18

Tn=Zg-Zd=52m-l6m

Tn=36 m

b)Naleganje izmedju navrtke i traverze:

Prema funkciji sklopa ovo naleganje treba da bude čvrsto sa velikim preklopom da bi se prenela sila F. Bira se čvrsto naleganje I stepena prioriteta.

Ds=28 mm

Na osnovu funkcije bira se čvrsto naleganje: 28H8/x8

Tolerisana mera rupe(traverze): 28H8


Ag=+33m=0.033 mm

Ad=0m


Dg=D+Ag=28mm+0.033mm=28.033 mm


Dd=D+Ad=28mm+0mm=28 mm

Tolerancija rupe:

T=Ag-Ad=33m-0n=33 m

19

Tolerisana mera osovine(navrtke): 28x8


ag=+81m=0.081 mm

ad=+48m=0.048 mm


dg=d+ag=28mm+0.081mm=28.081 mm


dd=d+ad=28mm+0.048mm=28.048 mm

Tolerancija prečnika navrtke:

t=ag-ad=8m-48m=33m

Gornji preklop:

Pg=ag-Ad=81m-0m=81 m

Donji preklop:

Pd=ad-Ag=48m-33m= 15 m

Srednji preklop:

Psr=(Pg+Pd)/2=(81m+15m)/2=48 m

20

Tn=Pg-Pd=81m-15m

Tn=66m

21

7. Proračun pipaka

= 16 mm = 10 mm

Sl. 6 Pipak

Presek А-А

U preseku A-A pipak je izložen složenom naprezanju koje se sastoji iz savijanja i istezanja pa ćcemo određivati stepene sigurnosti protiv plastičnih deformacija pri zatezanju i pri savijanju.

z = , , =

22

Analiza radnog opterećenja

Napon usled zatezanja:

mm

Napon usled savijanja:

N/mm

Moment savijanja :

= N/mm

Aksijalni otporni moment:

= mm

23

Sl. 8 Dijagram čisto jednosmernog promenljivog opterećenja

N

N

= N

Gornji radni napon N/ mm

Donji radni napon

Srednji radni napon N/mm

Amplitudni radni napon N/mm

=0 , = koeficijent asimetrije ciklusa

24

Stepen sigurnosti

, N/mm , - granica tečenja za Č.5432 П.12-6 (б)

=6.72

Ukupan stepen sigurnosti:

=

25

Proračun stepena sigurnosti u preseku B-B

U preseku B-B viljuška je opterećena na zatezanje pa je:

, viljuška је Č.0745

Analiza radnog opterećenja

2621

6

6

c = 21 mm

= 15 KN= 15000 N

/2= 7500 N

/4= 3750 N

Napon zatezanja :

, F= F/4 = 3750 N A= (21*6-6*6) = 90 mm

N/mm

27

Sl. 13 Dijagram čisto jednosmernog promenljivog opterećenja

N

N

Горњи радни напон : N/mm

Доњи радни напон : 0d

Срењи радни напон : N/mm

Ампилтудни напон : N/mm

3.2.2 Степен сигурности

граница течења за Č.0745 из таблице П.12-6(б)

28

Documents

konstrukcije proracun svlakaca