AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn
PROJEKT
Ś
RUBOWEGO ZAWIESIA LINY
DANE:
]
......[
,
]
......[
,
]
......[
max
mm
H
kN
Q
o
=
=
=
α
Konstruował: Prowadzący:
……………………….. ………………….
Wydział, rok:
……………………………..
2
I.
Połączenie śrubowe
1.
Przeprowadzenie obliczeń wstępnych średnicy rdzenia śruby oczkowej
3
d
obciąŜonego siłą osiową
max
Q
oraz momentem skręcającym
s
M .
a.
Przyjęcie materiału śruby
e
R ,
m
R oraz klasy własności mechanicznych wg
PN-72/H-84020 dla stali zwykłej jakości lub PN-75/H-84019 dla stali wyŜszej
jakości (dla stali stopowych PN-72/H-84030).
Oznaczenie dobranej stali: …………
Parametry stali:
.......
=
e
R
.......
=
m
R
b.
ZałoŜenie
wartości
współczynnika
bezpieczeństwa
e
x
(urządzenie
odpowiedzialne, stąd
5
,
2
3
,
2
−
=
e
x
) oraz obliczenie dopuszczalnych napręŜeń
rozciągających według zaleŜności:
e
e
r
x
R
k
=
c.
Obliczanie wstępne średnicy rdzenia śruby
3
d , tylko z warunku na
rozciąganie, przyjmując w obliczeniach, według wzoru:
r
robl
k
k
⋅
=
85
,
0
d.
Normalizacja i dobór parametrów gwintu śruby i nakrętki według
PN-83/M-02013 (
P
d
D
d
D
d
D
d
,
,
,
,
3
2
2
1
1
=
=
=
)
robl
k
Q
d
⋅
⋅
≥
π
max
3
4
Oznaczenie gwintu metrycznego:…………
Wymiary:
]
[
....
..........
mm
d
=
,
]
[
...
..........
3
mm
d
=
,
]
[
...
..........
1
mm
d
=
,
]
[
.....
..........
mm
P
=
,
]
[
...
..........
2
mm
d
=
.
3
2.
Obliczenia sprawdzające przyjętych załoŜeń i obliczeń wstępnych:
a.
Obliczenie napręŜeń rozciągających
r
σ
w rdzeniu śruby (
3
d ):
2
3
max
4
d
Q
r
⋅
⋅
=
π
σ
b.
Obliczenie kąta wzniosu linii śrubowej
γ
wg wzoru:
2
d
P
tg
⋅
=
π
γ
c.
Przyjęcie wartości współczynnika tarcia
µ
(stal po stali
15
,
0
=
µ
) oraz
obliczenie pozornego kąta tarcia '
ρ
ze wzoru:
2
cos
'
α
µ
ρ
=
tg
gdzie:
α
- kąt zarysu gwintu (dla gwintów metrycznych
o
60
=
α
)
d.
Obliczenie momentu skręcającego
s
M w rdzeniu śruby:
(
)
'
5
,
0
2
ρ
γ
+
⋅
⋅
⋅
=
tg
d
Q
M
s
e.
Obliczenie wskaźnika wytrzymałości przekroju śruby na skręcania
o
W :
16
3
3
d
W
o
⋅
=
π
moŜna teŜ przyjąć
3
3
2
,
0
d
W
o
⋅
≅
f.
Obliczenie napręŜeń skręcających
s
τ
w rdzeniu śruby wg wzoru:
(
)
3
3
2
2
,
0
'
5
,
0
d
tg
d
Q
W
M
o
s
s
⋅
+
⋅
⋅
⋅
=
=
ρ
γ
τ
g.
Przeprowadzenie sprawdzających obliczeń napręŜeń zastępczych ze wzoru:
r
s
r
z
k
≤
⋅
+
=
2
2
3
τ
σ
σ
4
h.
Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa
z
e
q
R
x
σ
=
3.
Sprawdzenie długości m nakrętki napinającej dla dobranej śruby oczkowej,
z warunku na dopuszczalne naciski powierzchniowe pomiędzy zwojami gwintu
i nakrętki
a.
Dla dobranej średnicy śrub oczkowych dobrać napinającą nakrętkę rurową
według PN-57/M-82268 lub według PN-57/M-82269.
………………………………..
/oznaczenie/
Wymiary:
]
[
....
..........
mm
d
=
,
]
[
....
..........
mm
D
=
,
]
[
....
..........
mm
L
=
]
[
..
..........
1
mm
d
=
,
]
[
....
..........
2
mm
d
=
,
]
[
....
..........
3
mm
d
=
UWAGA: PowyŜsze oznaczenia d, D itd. oznaczają takŜe parametry gwintu metrycznego (pkt. I.1.d) – są
to róŜne wielkości i nie naleŜy ich mylić w dalszych obliczeniach.
b.
Przyjąć materiał nakrętki z PN-57/M-82268 (zalecana stal R35) oraz klasę
własności mechanicznych nakrętek rurowych z PN-73/H-74240
Oznaczenie dobranej stali: …………
Parametry stali:
.......
=
e
R
.......
=
m
R
c.
Określić wartości nacisków dopuszczalnych
dop
p
dla połączeń ruchowych
niezbyt często poruszanych korzystając z zaleŜności:
r
dop
k
p
⋅
=
4
,
0
(
r
k
słabszego materiału)
d.
Obliczanie ilości zwojów w nakrętce
n
i :
P
m
i
n
=
gdzie: m – długość części nagwintowanej nakrętki
P – skok gwintu
5
e.
Obliczanie ilości zwojów czynnych
zc
i :
b
n
zc
i
i
i
−
=
gdzie:
b
i - liczba zwojów biernych (
1
=
b
i
)
f.
Obliczanie minimalnej liczby zwojów czynnych gwintu
min
i
koniecznej do
przeniesienia obciąŜenia
max
Q
:
(
)
dop
p
D
D
Q
i
⋅
−
⋅
⋅
≥
2
1
2
max
min
4
π
( D - średnica nominalna gwintu nakrętki,
1
D - średnica wewnętrzna gwintu nakrętki )
g.
Minimalna długość wkręcenia śruby oczkowej w nakrętkę rurową:
P
i
m
⋅
=
min
min
h.
Sprawdzenie warunku:
m
m
<
min
.
4.
Dobór długości śruby oczkowej l dla danego skoku napinacza H:
a.
Obliczenie nagwintowanej części śruby oczkowej
obl
b
dla danego skoku
napinacza H.
Obliczenie nagwintowanej części śruby oczkowej
obl
b
:
obl
b
l
L
h
m
l
L
h
⋅
−
⋅
+
=
⋅
−
⋅
+
=
2
2
2
2
min
min
max
6
m
b
h
h
H
obl
⋅
−
⋅
=
−
=
2
2
min
max
min
2
m
H
b
obl
+
=
b.
Dobór nagwintowanej długości śruby oczkowej b (
obl
b
b
>
) oraz
znormalizowanej długości śruby oczkowej l (najbliŜsza większa lub mniejsza)
według PN-77/według-82425.
…………………………………………
/oznaczenie/
Wymiary:
]
[
....
..........
mm
d
o
=
,
]
[
....
..........
mm
D
=
]
[
....
..........
mm
S
=
,
]
[
....
..........
mm
l
=
]
[
....
..........
mm
b
=
5.
Obliczanie napręŜeń rozrywających w uchu śruby oczkowej
a.
Przyjęcie zgodnie z PN-77/M-M-82425 śruby znormalizowanej z łbem
cylindrycznym o wymiarach
S
d
D
o
,
,
.
b.
Sprawdzenie napręŜeń rozrywających
r
σ
w niebezpiecznym przekroju:
r
r
k
F
Q
≤
=
1
max
σ
r
o
r
k
S
d
D
Q
≤
⋅
−
=
)
(
max
σ
7
II. Połączenie sworzniowe:
1.
Obliczenie wymiarów gabarytowych widełek ( bxg ) połączenia sworzniowego.
a.
Dobór materiału widełek wg PN-72/H-84020 dla stali zwykłej jakości lub PN-
75/H-84019 dla stali wyŜszej jakości (dla stali stopowych PN-72/H-84030).
Przyjęcie
wartości
nacisków
dopuszczalnych
dop
p
dla
połączeń
spoczynkowych.
UWAGA: NaleŜy zastosować stal nadającą się do spawania
Oznaczenie dobranej stali: …………
Parametry stali:
.......
=
e
R
.......
=
m
R
.......
=
dop
p
b.
Obliczenie szerokości widełek
g z warunku na naciski powierzchniowe wg
wzoru:
dop
o
p
d
Q
g
⋅
⋅
=
2
max
c.
Obliczenie wartości napręŜeń dopuszczalnych na rozciąganie
r
k
dla materiału
widełek połączenia sworzniowego:
e
e
r
x
R
k
=
d.
Obliczenie wysokości widełek
b z warunku na rozciąganie w przekrojach
osłabionych otworami pod sworzeń wg wzoru:
o
r
d
k
g
Q
b
+
⋅
⋅
=
2
max
8
2.
Sprawdzenie wytrzymałości przekroju sworznia z warunku na zginanie
a.
Przyjęcie rodzaju pasowania sworznia w oczku śruby i widełkach (zaleca się
pasowanie ruchowe, np. H11/h11)
b.
Obliczanie wskaźnika wytrzymałości przekroju sworznia na zginanie wg
wzoru:
3
3
1
,
0
32
o
x
d
d
W
⋅
≅
⋅
=
π
c.
Obliczanie maksymalnego momentu gnącego według wzoru:
)
2
(
8
max
max
S
g
Q
Mg
+
⋅
⋅
=
d.
Obliczenie napręŜeń zginających
g
σ
oraz dobór materiału sworznia wg
PN-72/H-84020 dla stali zwykłej jakości lub PN-75/H-84019 dla stali wyŜszej
jakości (dla stali stopowych PN-72/H-84030).
Oznaczenie dobranej stali: …………
Parametry stali:
.......
=
e
R
.......
=
m
R
.......
=
g
k
g
x
g
k
W
Mg
≤
=
max
σ
9
3.
Przeprowadzenie obliczeń sprawdzających nacisków powierzchniowych
występujących w połączeniu sworzniowym
a.
Obliczanie przekroju oczka śruby (
2
F
) naraŜonego na naciski
powierzchniowe:
(
)
5
,
0
2
2
⋅
−
⋅
=
s
d
F
o
b.
Obliczanie sprawdzające nacisków powierzchniowych w oczku śruby:
dop
p
F
Q
p
≤
=
2
max
4.
Dobór znormalizowanej długości sworznia (PN-63/M-83002), podkładki (PN-
63/M-83001) oraz zawleczki (PN-76/M-82001).
Sworzeń:………………. Podkładka:……………. Zawleczka:…………………
/oznaczenie/ /oznaczenie/ /oznaczenie/
...
..........
=
d
...
..........
=
d
....
..........
=
d
.
..........
=
o
d
...
..........
=
D
...
..........
=
D
....
..........
=
l
...
..........
=
g
.....
..........
=
l
..
..........
=
o
l
10
III. Połączenie spawane
1.
Sprawdzenie napręŜeń zredukowanych w spoinie łączącej widełki z masztem
a.
ZałoŜenie spoiny czołowej o parametrach
9
,
0
;
8
,
0
=
=
z
z
o
, grubość spoiny
s
g jest równe grubości widełek g .
b.
Przyjęcie długości obliczeniowej spoiny z uwzględnieniem wysokości widełek
g
b
l
o
⋅
−
=
2
c.
Obliczanie napręŜeń dopuszczalnych spoiny czołowej wg wzoru
r
o
g
k
z
z
k
⋅
⋅
=
'
d.
Obliczanie napręŜeń zginających w spoinie pochodzących od składowej
α
cos
max
⋅
Q
:
2
max
cos
3
o
g
l
g
a
Q
⋅
⋅
⋅
⋅
=
α
σ
11
e.
Obliczanie napręŜeń rozciągających w spoinie, pochodzących od składowej
α
sin
max
⋅
Q
według wzoru:
o
r
l
g
Q
⋅
⋅
⋅
=
2
sin
max
α
σ
f.
Obliczanie napręŜeń ścinających pochodzących od składowej
α
cos
max
⋅
Q
o
t
l
g
Q
⋅
⋅
⋅
=
2
cos
max
α
τ
g.
Sprawdzenie napręŜeń zredukowanych występujących w spoinie wg wzoru:
(
)
'
2
2
3
g
t
r
g
z
k
≤
⋅
+
+
=
τ
σ
σ
σ