1
1. Informacje podstawowe
1.1. Rysunek poglądowy manipulatora
Projekt zawiera obliczenia wytrzymałościowe dotyczące
wyszczególnionych połączeń oraz ich rysunki
1. Połączenie spawane
2. Połączenie śrubowe
1
1. Informacje podstawowe
1.1. Rysunek poglądowy manipulatora
Projekt zawiera obliczenia wytrzymałościowe dotyczące
wyszczególnionych połączeń oraz ich rysunki
1. Połączenie spawane
2. Połączenie śrubowe
2
1.2. Model obliczeniowy manipulatora
G
1600
1
=
G
1000
2
=
G
1000
3
=
1.3. Wyznaczenie wartości siły F
0
325
,
1
325
,
2
5
,
2
5
,
0
3
2
1
)
(
=
⋅
+
⋅
+
⋅
+
⋅
−
=
∑
m
G
m
G
m
G
m
F
M
y
i
A
F
y
15300
=
mm
mm
F
F
y
x
2550
1200
200
=
⋅
=
F
F
F
y
x
15512
2
2
≈
+
=
3
2. Obliczenia wytrzymałościowe połączenia spawanego
2.1. Wymiary i obciąŜenie ucha
Przyjęto materiał ucha: Stal S235JRG1
Przyjęto grubość blachy: g=10mm
Średnica otworu: d=50mm
(średnica otworu została dobrana by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB)
Przyjęto :
MPa
k
k
g
r
125
=
=
MPa
k
67
=
τ
2
x
x
F
G =
2
y
y
F
G =
2
F
G =
G
x
1275
=
G
y
7650
=
G
7756
=
4
2.2. Wykresy napręŜeń
Wykresy przedstawiają przebiegi napręŜeń wzdłuŜ wysokości L ucha
2.3. Obliczenie wysokości L ucha
Wyznaczam wstępnie wysokość ucha z warunku na zginanie
g
y
g
g
g
k
L
g
mm
G
W
M
≤
⋅
⋅
=
=
6
200
2
max
σ
mm
MPa
mm
mm
L
86
125
10
200
7650
6
≈
⋅
⋅
⋅
≥
Ze względu na występowanie równieŜ innych napręŜeń przyjmuję: L=120mm
2.4. Sprawdzenie napręŜeń
2.4.1.
NapręŜenia przy podstawie
=
+
⋅
=
+
=
g
g
x
g
r
W
M
L
g
G
max
max
max
σ
σ
σ
r
y
k
MPa
L
g
mm
G
mm
mm
<
≈
⋅
⋅
+
⋅
=
65
6
200
120
10
1275
2
τ
r
σ
g
σ
5
2.4.2.
NapręŜenia w przekroju A-A
r
y
r
k
MPa
mm
mm
g
mm
mm
G
<
≈
⋅
=
⋅
−
=
20
10
40
7650
)
25
65
(
σ
τ
τ
k
MPa
mm
mm
g
mm
mm
G
x
<
≈
⋅
=
⋅
−
=
4
10
40
1275
)
25
65
(
2.4.3.
NapręŜenia w przekroju B-B
r
x
r
k
MPa
mm
mm
g
d
L
G
<
≈
⋅
=
⋅
−
=
2
10
70
1275
)
(
σ
τ
τ
k
MPa
mm
mm
g
d
L
G
y
<
≈
⋅
=
⋅
−
=
11
10
70
7650
)
(
2.5. Obliczenia wytrzymałościowe spoiny
Zastosowano spoinę pachwinową obustronną na całej wysokości ucha:
l=240mm Przyjęto:
MPa
MPa
k
z
z
k
r
65
125
65
,
0
8
,
0
0
'
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
τ
2.5.1.
Obliczenie wymiaru a spoiny
'
2
max
6
τ
τ
k
l
a
G
l
a
M
l
a
G
W
M
x
g
x
gsp
g
r
≤
⋅
+
⋅
⋅
=
⋅
+
=
mm
l
k
G
l
k
M
a
x
g
3
6
'
2
'
≈
⋅
+
⋅
⋅
≥
τ
τ
Ze względów bezpieczeństwa przyjmuję a=4mm
6
2.5.2.
Sprawdzenie napręŜeń
Ze względu na parametry spoiny jej długość obliczeniową pomniejszamy o
jeden wymiar a z kaŜdej ze stron l
o
=240mm-16mm=224mm
=
⋅
⋅
+
⋅
=
+
⋅
=
+
=
2
max
max
6
o
g
o
x
gsp
g
o
x
g
r
r
l
a
M
l
a
G
W
M
l
a
G
τ
τ
τ
'
2
48
6
200
224
4
1275
τ
k
MPa
l
a
mm
G
mm
mm
y
<
≈
⋅
⋅
+
⋅
=
2.6. Rysunek połączenia
2.6.1.
Rysunek połączenia 1 zawiera arkusz 10.02.01
2.6.2.
Wymiar tolerowany został dobrany by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB
7
3. Obliczenia wytrzymałościowe połączenia śrubowego
3.1. Wymiary i obciąŜenie ucha
Przyjęto materiał ucha: Stal S235JRG1
Przyjęto grubość blachy: g=10mm
Średnica otworu: d=50mm
(średnica otworu została dobrana by współpracować z
dwustronnym siłownikiem hydraulicznym CB)
Przyjęto :
MPa
k
k
g
r
125
=
=
MPa
k
67
=
τ
8
3.2. Redukcja układu sił do geometrycznego środka cięŜkości
przekrojów śrub
m
mm
mm
G
M
1026
134
7650
134
=
⋅
=
⋅
=
m
mm
P
i
1026
36
,
35
4
=
⋅
⋅
P
i
7254
=
Najbardziej obciąŜoną śrubą jest śruba do której przyłoŜona jest siła P
1
Łączne obciąŜenie tej śruby wyznaczam z twierdzenia cosinusów
(
)
)
135
46
,
9
cos(
25
,
0
2
25
,
0
1
2
1
2
°
+
°
⋅
⋅
⋅
⋅
−
+
⋅
=
P
G
P
G
P
c
=
−
⋅
⋅
⋅
−
+
=
)
81
,
0
(
7254
7650
5
,
0
)
7254
(
)
1913
(
2
2
P
c
7651
17087743
20675209
3659569
2
2
2
≈
+
+
=
9
3.3. Wyznaczenie minimalnej średnicy rdzenia śruby
Przyjęto klasę własności mechanicznych śruby: 6.8
Przyjęto współczynnik bezpieczeństwa: x
e
=0.22
MPa
R
m
600
=
MPa
MPa
R
e
480
600
8
,
0
=
⋅
=
MPa
MPa
R
x
k
e
e
105
480
22
,
0
=
⋅
=
⋅
=
τ
Przyjęto śruby ciasno pasowane. Średnicę rdzenia obliczam z warunku na
ścinanie
τ
π
τ
k
d
P
r
c
≤
⋅
=
4
2
mm
k
P
d
c
r
7
,
9
4
≈
⋅
⋅
≥
τ
π
3.4. Dobór elementów połączenia
3.4.1.
Dobór śruby
Przyjmuję śrubę ciasno pasowaną o średnicy d
1
=13mm o tolerancji
wykonania h6, gwintem M10 i skokiem P=1,5mm zgodnie z normą PN-83/M-
02013 oraz niepracującej nagwintowanej długość f+b+l=29mm (f=3mm) o
klasie własności mechanicznych 6.8 i wymiarem pod klucz S=17mm zgodnie
z normą PN-61/M-82331
3.4.2.
Dobór długości śruby
Ze względu na poprawne funkcjonowanie połączenia całość części
nagwintowanej musi być poza obrysem łączonych elementów. Przyjmuję
L=50mm zgodnie z normą PN-85/M-82101
10
3.4.3.
Dobór podkładek
Przyjmuję dwie podkładki okrągłe zgrubne powiększone o średnicy
wewnętrznej d
0
=13mm, średnicy zewnętrznej D
z
=34mm i grubości g=3mm
zgodnie z normą PN-59/M-82030
3.4.4.
Dobór nakrętki
Przyjmuję nakrętkę sześciokątną do gwintów M10 o wymiarze pod klucz
S=16 i grubości w=8,4mm zgodnie z normą PN-86/M-82144
3.4.5.
Dobór średnicy otworu przejściowego
Przyjmuję otwór przejściowy o średnicy D=13mm. Tolerancja wykonania
otworu: H7
3.5. Sprawdzenie napręŜeń
Przyjęto dopuszczalne naciski powierzchniowe k
d
=90MPa
d
c
k
MPa
mm
mm
g
d
P
p
<
≈
⋅
=
⋅
=
59
10
13
7651
Przyjęto, Ŝe siła P
c
ścina przekrój pionowy netto i rozciąga
przekrój poziomy netto
τ
τ
k
MPa
mm
g
D
mm
P
c
<
≈
=
⋅
⋅
−
⋅
=
10
740
7651
)
2
100
(
2
2
r
c
k
MPa
mm
mm
g
mm
P
<
≈
⋅
=
⋅
=
96
10
40
7651
40
σ
3.6. Rysunek połączenia
3.6.1.
Rysunek połączenia zawiera arkusz 10.02.02