Dane
Obliczenia i rysunki
Wyniki
1. Obliczenie połączenia gwintowego między śrubą rzymską
a częścią gwintową widełek.
Jako materiał widełek i pręta do nagwintowania przyjęto
stal
konstrukcyjną S235JRG2 (stal spawalnicza)
Założono obciążenie zmienne jednostronnie tętniące
1.1. Dobór granicy wytrzymałości na rozciąganie z PN-EN
10025:2002;
Na podstawie normy dobrano granicę wytrzymałości na rozciąganie R
m
=
340 [MPa]
1.2.
Przyjęcie współczynnika bezpieczeństwa
Współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń jednostronnie
tętniących dobrano z zależności x
z
=2,5÷4
x
z
=3,5
1.3.
Wyznaczenie wytrzymałości zmęczeniowej na rozciąganie
Wytrzymałość zmęczeniową na rozciąganie przy obciążeniu
jednostronnie tętniącym przyjęto z tablicy 1.1 Z. Osiński:
m
rj
R
Z
56
,
0
=
]
[
4
,
190
]
[
340
56
,
0
MPa
MPa
Z
rj
=
⋅
=
1.4.
Wyznaczenie naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie:
]
[
4
,
54
5
,
3
]
[
4
,
190
MPa
MPa
x
Z
k
z
rj
rj
=
=
=
1.5.
Wyznaczenie średnicy rdzenia śruby z warunku na
rozciąganie
Warunek na rozciąganie (zerwanie śruby)
rj
r
k
A
Q ≤
=
σ
gdzie:
4
2
r
d
A
⋅
=
π
rj
k
d
Q
≤
⋅
4
2
π
rj
r
k
Q
d
⋅
⋅
≥
π
4
k
rj
= 54,4 MPa
Q=13000 N
d
r
= 18 mm
R
m
= 340 MPa
Z
rj
= 190,4 MPa
Z
rj
= 190,4 MPa
x
z
= 3,5
k
rj
= 54,4 MPa
Dane
Obliczenia i rysunki
Wyniki
2. Obliczenie połączenie sworzniowe luźno pasowane dla złącza
przedstawionego na rysunku
Założono sworzeń o własnościach mechanicznych (5.8)
2.1. Wyznaczenie naprężenia dopuszczalnego na zginanie:
Dobór stałych materiałowych
Dla sworzni o własnościach mechanicznych (5.8) R
m
= 500
[MPa], R
e
= 0,8R
m
= 400 [MPa]
Przyjęcie charakteru obciążeń oraz współczynnika
bezpieczeństwa
Założono obciążenie jednostronnie zmienne
Założono współczynnik bezpieczeństwa x
z
= 3,5
2.2. Wyznaczenie granicy wytrzymałości zmęczeniowej dla
zginania jednostronnego
Na podstawie tablicy 1.1 Z. Osiński założono:
]
[
380
]
[
500
76
,
0
76
,
0
MPa
MPa
R
z
m
gj
=
⋅
=
⋅
=
2.3. Wyznaczenie naprężenia dopuszczalnego w przypadku
jednostronnego zginania
]
[
57
,
108
5
,
3
380
MPa
MPa
x
Z
k
z
gj
gj
=
=
=
2.4. Wyznaczenie średnicy sworznia z warunku na zginanie:
gj
x
g
g
k
W
M
≤
=
max
σ
Dane
Obliczenia i rysunki
Wyniki
2.5. Wyznaczenie maksymalnego momentu zginającego i
wskaźnika wytrzymałości na zginanie:
+
=
4
2
2
2
1
max
l
l
F
M
,
32
3
d
W
x
⋅
=
π
Stąd średnica sworznia:
g
k
l
l
d
F
≤
+
⋅
⋅
⋅
4
2
2
32
2
1
3
π
3
2
1
4
2
32
+
⋅
⋅
≥
l
l
k
F
d
gj
π
W powyższym równaniu założono grubość ucha równą podwójnej
szerokości ramienia widełek:
1
2
2l
l
=
2.6. Wyznaczenie szerokości ramienia widełek l
1
z warunku na
docisk powierzchniowy:
Przyjęto naciski dopuszczalne z tablicy 2.4 Z. Osiński:
p
dop
= 90 [MPa] dla materiału ucha i widełek (materiał
słabszy)
dop
p
l
d
F
p
≤
⋅
⋅
=
1
2
dop
p
d
F
l
⋅
⋅
≥
2
1
Dane
Obliczenia i rysunki
Wyniki
otrzymane wartość wstawiono do warunku wytrzymałościowego na
zginanie otrzymując nierówność jednej zmiennej:
gj
k
l
l
d
F
≤
⋅
+
⋅
⋅
⋅
4
2
2
2
32
1
1
3
π
gj
k
l
d
F
≤
⋅
⋅
⋅
1
3
2
32
π
gj
dop
k
p
d
F
d
F
≤
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
2
2
32
3
π
gj
dop
k
p
d
F
≤
⋅
⋅
⋅
⋅
4
32
4
2
π
i otrzymano zależność na średnicę sworznia:
4
2
4
32
gj
dop
k
p
F
d
⋅
⋅
⋅
⋅
≥
π
2.7. Dobór średnicy sworznia:
Z PN-90/M83002 dobrano sworzeń o średnicy d (większej od
obliczonej)
2.8. Obliczenie szerokości widełek l
1
podstawiając do
wyznaczonego wcześniej warunku na docisk powierzchniowy:
dop
p
d
F
l
⋅
⋅
≥
2
1
2.9. Wyznaczenie szerokości ucha z założonej
zależności: Założono szerokość ramienia widełek l
1
=
5
mm
1
2
2l
l
=
p
dop
=
90 MPa
k
gj
=
108,57
MPa
d = 15 mm
F = 13000 N
p
dop
= 90 MPa
d = 15 mm
l
1
= 5 mm
l
1
= 5 mm
l
2
= 10 mm
Dane
Obliczenia i rysunki
Wyniki
3. Wyznaczenie minimalnej grubości spoiny pachwinowej w
połączeniu części gwintowanej z widełkami z warunku na
ścinanie
'
tj
k
A
F ≤
=
τ
rj
tj
k
z
z
k
⋅
⋅
=
0
'
]
[
3
,
28
]
[
4
,
54
8
,
0
65
,
0
'
MPa
MPa
k
tj
=
⋅
⋅
=
Po podstawieniu przekroju spoiny pachwinowej:
a
d
A
g
⋅
⋅
= π
gdzie d
g
– średnica spawanej części gwintowanej
wyznaczono minimalną grubość spoiny pachwinowej a
'
tj
k
d
Q
a
⋅
⋅
≥
π
k
tj
' = 28,3 MPa
a ≥ 9,75 mm
Przyjęto a = 10 mm
a = 10 mm