Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilište u Zagrebu

Katedra za konstruiranje i razvoj proizvoda

www.cadlab.fsb.hr

Zadatak Z2 iz kolegija

TEORIJA KONSTRUIRANJA

ak. godina 2011/12.

PRIJENOSNI UREĐAJ ZA KALANJE MANJIH KAMENIH KOMADA NA

GRADILIŠTIMA Predmetni nastavnik: doc. dr. sc. Mario Štorga, dipl.ing.

Asistent: dr. sc. Danijel Rohde

Tomislav Vuk Ivan Ţanetić

Martina Ţokalj Zvonimir Tepeš

Zagreb, 02.05.2012.

Vuk, Žanetić , Žokalj, Tepeš: UREĐAJ ZA KALANJE KAMENA

TK, FSB, Katedra za konstruiran je i razvoj proizvoda • www.cadlab.fsb.hr 2

Sadržaj

1. Opis problema...................................................................................................................................... 3

2. Strojevi za preradu kamena ................................................................................................................. 4

3. Opis uređaja............................................................................................................................................ Error! Bookmark not defined.

4. Proračun ............................................................................................... Error! Bookmark not defined.

5. Crteži .................................................................................................... Error! Bookmark not defined.

6. Pričvršćavanje poklopaca ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

7. Literatura...............................................................................................................................................28

Vuk, Žanetić , Žokalj, Tepeš: UREĐAJ ZA KALANJE KAMENA

TK, FSB, Katedra za konstruiran je i razvoj proizvoda • www.cadlab.fsb.hr 3

1. Opis problema

Temeljem predloţenih koncepata potrebno je oblikovati i razraditi (do razine detaljnih skica u mjerilu) uređaj/napravu čiji su glavni podaci za konstruiranje opisani na kraju dokumenta. Tijekom oblikovanja potrebno je napraviti proračun karakterističnih parametara konstrukcije, odabrati standardne komponente iz kataloga proizvođača, definirati glavne dimenzije svake komponente, odabrati i oblikovati načine spajanja pojedinih komponenti uključivo određivanje dosjeda/zavara gdje je to potrebno, te za pojedine komponente inicijalno odabrati materijal od kojih će biti napravljane te specificirati kvalitetu površine. Pri iterativnom određivanju vrijednosti pojedinih karakterističnih parametara potrebno je odrediti te uzeti u obzir krivulje zadovoljstva korisnika, koje je potrebno samostalno predloţiti.

Kao pomoć dozvoljeno je koristiti svu dostupnu literaturu. Za opisivanje rješenja iskoristite MS Word predložak za zadatke s vježbi (dostupan na e-učenje portalu). Crteže rješenja možete izraditi korištenjem nekog od računalnih alata ili ih nacrtati ručno, no potrebno ih je ubaciti u MS Word dokument. Svaka detaljna skica mora sadržavati crtež i opis do potrebne razine detalja za kasniju izradu pojedinih komponenti, sastavnicu glavnih komponenti uključivo i materijale, te tablicu tolerancija ako je ima. Za standardne komponente koje se ugrađuju potrebno je priložiti kataloški opis i specifikaciju performansi.

Prijenosni uređaj za kalanje manjih kamenih komada na gradilištima

Potrebno je konstrukcijski razraditi prijenosni uređaj koji će omogućiti kalanje kamenih komada na gradilištima u sitnije dijelove. Uređaj se koristiti za obradu kamenih blokova kao i za kalanje kamenih ploča na konačnu duljinu. Komadi kamena koji se kalaju maksimalne su širine 300 mm, te visine između 5mm i 300 mm. Uređajem je potrebno ostvariti silu za kalanje od 125 kN. Uređaj mora biti samostojeći s vlastitim kotačima što znači da ga čovjek može premještati na mjestu rada.

GRUPA STUDENATA: G

Vuk, Žanetić , Žokalj, Tepeš: UREĐAJ ZA KALANJE KAMENA

TK, FSB, Katedra za konstruiran je i razvoj proizvoda • www.cadlab.fsb.hr 4

2. Strojevi za preradu kamena

Vuk, Žanetić , Žokalj, Tepeš: UREĐAJ ZA KALANJE KAMENA

TK, FSB, Katedra za konstruiran je i razvoj proizvoda • www.cadlab.fsb.hr 5

3. Opis uređaja

Vuk, Žanetić , Žokalj, Tepeš: UREĐAJ ZA KALANJE KAMENA

TK, FSB, Katedra za konstruiran je i razvoj proizvoda • www.cadlab.fsb.hr 6

4. Proračun

LIST 1

TEHNIČKI PRORAČUN PRIJENOSNOG UREĐAJA ZA KALANJE

MANJIH KAMENIH KOMADA NA GRADILIŠTIMA

1. PRORAČUN NA VLAK

KF - tražena sila kalanja (zadano u zadatku)

S - faktor sigurnosti

VF - vlačna sila u jednom ”L” profilu

pn - broj “L” profila

Slika 1. Naprezanje na vlak

KF = 12500 [N]

pn = 4

S = 1,4

K

V

p

F SF =

n

V

125000 1,4F = = 43750

4

[N]

Odabrani materijal: Č0361

pA - površina presjeka jednog ”L” profila

v - vlačno naprezanje u presjeka jednog ”L” profila

dop - dopušteno naprezanje pri kolebanju sile između 0 i

max

(prema: Kraut, 1976., str. 700.)

dop = 115 [MPa]

LIST 2

V

v dop

p

F =

A

V

p

dop

FA =

p

43750A = = 380,43

115 [ 2mm ]

ODABIR “L” PROFILA PREMA IZRAČUNATOJ POVRŠINI p

A

p odabr.A - odabrana standardna površina presjeka profila

(prema Kraut, 2009.,, str. 576.)

p odabr.A = 430 [ 2

mm ]

p odabr.A >

pA

p odabr.A = 430 [

2mm ] >

pA = 380,43 [

2mm ] … površina zadovoljava

Odabrani profil: L 45x45x5

LIST 3

2. PRORAČUN “I” PROFILA NA SAVIJANJE

l - duljina “I“ profila

KF - tražena sila kalanja (zadano u zadatku)

S 1-1M - moment savijanja u presjeku 1-1

Slika 2. Savojno naprezanje

K

S 1-1

S F lM =

8

S 1-1

1,4 125000 600M = = 13125000

8

[Nmm]

S 1-1 - naprezanje na savijanje u presjeku 1-1

yW - aksijalni moment otpora

dop - dopušteno naprezanje pri kolebanju sile između 0 i

max

(prema: Kraut, 1976., str. 700.)

dop = 115 [MPa]

S 1-1

y

dop

MW =

y

13125000W = = 114130

115 [

3mm ]

yW = 114,13 [

3cm ]

p odabr.W - odabrani aksijalni moment otpora

(prema: Kraut, 2009., str. 599.)

p odabr.W = 117 [

3cm ]

p odabr. pW W

p odabr.W = 117 [

2mm ] >

pW = 114,13 [

2mm ] … moment otpora zadovoljava

Odabrani profil: I 160 (160x74x6,3)

LIST 4

3. PRORAČUN I PROFILA NA SMIK

SA - smično opterećena provršina I profila

h - visina opterećenog dijela profila

b - visina opterećenog dijela profila

Slika 3. Smično naprezanje

h = 130 [mm ]

b = 6,3 [mm ]

SA = h b

SA = 819 [

2mm ]

S - smično naprezanje

dop

- dopušteno naprezanje na smik (prema: Kraut, 1976., str. 700.)

dop

= 112 [N/2

mm ]

K

S

S

F S

2 = A

dop

S

125000 1,4

2 = = 106,83819

[N/2

mm ]

S

dop

S = 106,83 [N/

2mm ]

dop = 112 [N/

2mm ] … uvjet zadovoljava

LIST 5

4. PRORAČUN VIJAKA

KF - tražena sila kalanja (zadano u zadatku)

NF - normalna sila

vij.F - sila u jednom vijku

vijn - broj vijaka

trF - sila trenja

μ - faktor trenja Č/Č (prema: Decker, 2006., str. 94, Tab. 1.36.)

   μ = 0,25

Slika 4. Opterećenje vijaka

XF = 0   … V

tr

F S = F

2

tr NF = F μ

V

N

F S = F μ

2

V

N

F SF =

2 μ

N

125000 1,4F = = 350000

2 0,25

[N]

ODABIR BROJA, MATERIJALA I VELIČINE VIJAKA:

vijn = 3

N

vij.

vij.

FF =

n

LIST 6

vij.

350000F = 116666

3 [N]

vij. - naprezanje u jednom vijku

vij.A - površina jezgre vijka

e - granica tečenja materijala vijka

Odabir materijala vijka (prema: Decker, 2009,, str. 113., Tab. 2.3): 6.8

e = 480 [MPa]

vij.

vij. e

vij.

F =

A

vij.

vij.

vij.

FA

vij.

116666A = 243

480 [

2mm ]

Odabir veličine vijka (prema: Kraut, 1976., str. 413.)

vij. odabr.A - odabrana površina jezgre vijka

vij. odabr.A = 282 [

2mm ]

Odabran je vijak M22, čije su veličine:

P [mm] d [mm] 2

d [mm] 1

d [mm] A [2

mm ]

2,5 22 20,376 19,294 282

NAPOMENA: Zbog prevelikih dimenzija vijaka, potrebno je povećati

dimenzije “L” profila

Korigirane dimenzije profila: L 60x60x6

LIST 7

5. ODABIR CILINDRA I PUMPE

KF - tražena sila kalanja (zadano u zadatku)

CF - sila u cilindru

CF >

KF

Odabrani cilindar: RC 1512 (Tvrtka: “ENERPAC”)

Kapacitet cilindra: CF = 142000 [N]

CA - efektivna površina cilindra

CA = 20,3 [

2cm ]

Odabrana pumpa: P-77

6. POTREBAN BROJ CIKLUSA ZA MAKSIMALNO PRODULJENE CILINDRA

Ch - produljenje cilindra po ciklusu

CA - efektivna površina cilindra

Q - protok cilindra kod više brzine

Q = 16,32 [3

cm /ciklusu ]

C

C

Qh =

A

C

16,32h = = 0,803 cm = 8,03

20,3 [mm ]

Cn - broj potrebnih ciklusa

maxh - maksimalno produljenje cilindra

maxh = 300 [mm ]

max

C

C

hn =

h

C

300n = = 37

8,03 [ciklusa ]

LIST 8

7. PRORAČUN OPRUGA

m - masa noža za kalanje

m = 11 [kg]

S - faktor sigurnosti za podizanje

S = 1,3

Slika 5. Opterećenje opruga

XF = 0   …

g

O OP

F S - 2 F = F

2

OPF - sila u jednoj opruzi

0F - početna sila u opruzi pri kojoj počinje istezanje

x - promjena duljine kod prednaprezanja

ukc - ukupna krutost opruge

0l - slobodna duljina opruge

01l - slobodna duljina jedne opruge u serijskom spoju

0Al - apsolutna duljina kod prednapregnutog stanja (iz konstrukcije)

0Al = 445 [mm ]

LIST 9

Odabiremo serijski spoj dviju jednakih opruga:

0L = 154 [mm ] – odabrana slobodna duljina opruge

1L = 375 [mm ] – odabrana maksimalna duljina opruge

c = 0,78 – odabrana krutost opruge

0F = 29,46 [N]

PROVJERA SLOBODNE DULJINE OPRUGE

Serijski spoj: 1 2

uk 1 2

1 2

c cc = ; c = c = c

c c

uk

cc =

2

uk

0,78c = =0,39

2

g

O uk

F S - 2 F = x c

2

g

O

uk

F S 1x = - 2 F

2 c

110 1,3 1x = - 2 29,46 = 32,25

2 0,39

[mm ]

0 0Al = l - Δx

0l = 445 - 32,25 = 412,75 [mm ]

0

01

ll =

2

01

412,75l = = 206,375

2 [mm ]

0L

01l

0L = 154 [mm ]

01l = 206,375 [mm ] … opruga zadovoljava uvjet

PROVJERA MAKSIMALNE DULJINE OPRUGE

maxl - potrebna maksimalna duljina opruge (iz konstrukcije)

max1l - potrebna maksimalna duljina jedne opruge u serijskom spoju

maxl = 750 - 10 = 740 [mm ]

LIST 10

max

max1

ll =

2

max1

740l = = 370

2 [mm ]

1L

max1l

1L = 375 [mm ]

max1l = 370 [mm ] … opruga zadovoljava uvjet