Projekt podnośnika śrubowego zwykłego

Dane wyjściowe:

Q = 18 kN

H_s = 200 mm

Dobór materiałów:

Jako materiał śruby przyjmuje stal C35 o parametrach:

R_m = 350 MPa

R_e = 315 MPa

k_cj = 88 MPa

k_sj = 75 MPa

Jako materiał nakrętki przyjmuje brąz CuSn10 (B10) o parametrach:

R_m = 200 MPa

k_cj = 20 MPa

k_sj = 12 MPa

Jako materiał korpusu przyjmuje stal węglową niskiej jakości S275JR o parametrach:

R_m = 412 MPa

R_e = 235 MPa

k_cj = 70 MPa

k_sj = 58 MPa

jako materiał drąga napędowego przyjmuje stal węglową niskiej jakości S235JR o parametrach:

R_m = 363 MPa

R_e = 216 MPa

k_cj = 66 MPa

k_sj = 55 MPa

k_gj = 90 MPa

P_j = 53 MPa

Obliczenia długości wyboczeniowej śruby:

Dla konstruowanego podnośnika długość wyboczeniowa wynosi:

l_s = 2l

l = H_s + (60 ÷ 80) mm

przyjmuje: l = H_s + 70 mm

stąd:

l_s = 2·(200 mm + 70 mm) = 270 mm · 2

l_s = 540 mm

Obliczenia średnicy rdzenia śruby:

wstępnie przyjmuje wyboczenie sprężyste.

– naprężenia ściskające w rdzeniu śruby.

– granica wytrzymałości na ściskanie (dla wyboczenia sprężystego).

E = 2,1·10⁵ MPa – moduł Younga dla stali.

– smukłość śruby.

Dla tego typu konstrukcji współczynnik bezpieczeństwa x_w = 6 ÷ 8

Przyjmuje współczynnik bezpieczeństwa: x_w = 6

d₃ = 23,587 mm

Dobór gwintu:

Dobieram wg. PN-ISO 2904+A – 1996 gwint trapezowy metryczny: Tr32x6

P = 6 mm

d = 32 mm

D₂ = d₂ = 29 mm

D₄ = 33 mm

d₃ = 25 mm

D₁ = 26 mm

Sprawdzenie poprawności doboru gwintu:

– smukłość śruby.

Dla stali C35 λ_kr = 90 > λ a więc w tym przypadku mamy do czynienia z wyboczeniem trwałym, zatem doraźną wytrzymałość na wyboczenie obliczamy ze wzoru Tetmajera:

R₀ = 335 MPa

R₁ = 0,62 MPa

Zatem współczynnik bezpieczeństwa mieści sie w zakładanej granicy.

Sprawdzenie warunku naprężeń w rdzeniu śruby:

– moment oporów połączenia gwintowego

– średnica średnia gwintu

γ – kąt wzniosu linii śrubowej

ρ' – pozorny kąt tarcia

Dla gwintu trapezowego α_r = 15°

Współczynnik tarcia dla stali i brązu wynosi μ = 0,1

Śruba jest samohamowna ponieważ μ ≥ γ

Sprawdzam naprężenia zredukowane w rdzeniu śruby:

zatem konstrukcja jest poprawna.

Obliczenia wymiarów nakrętki:

Wysokość nakrętki wyznaczam z warunku na naciski powierzchniowe na zwojach gwintu.

Naciski dopuszczalne w połączeniach gwintowych ruchowych dla współpracy brązu ze stalą wynosi:

p_dop = 12 MPa

Drugim istotnym warunkiem przy wyznaczaniu wysokości nakrętki jest warunek dobrego prowadzenia śruby w nakrętce:

przyjmuje wysokość nakrętki: H = 42 mm

Korzystając z warunku równego odkształcenia się śruby i nakrętki wyznaczam średnicę zewnętrzną nakrętki D_z

– Moduł Younga dla stali

– Pole przekroju rdzenia śruby

– Moduł Younga dla brązu

– Pole przekroju nakrętki

D₄ = 33 mm

d₃ = 25 mm

Przyjmuje średnice zewnętrzną nakrętki: D_z = 50 mm

Obliczenia układu napędu:

– Moment tarcia na wkładce kulistej w koronie.

– Średnica koła styku podkładki kulistej z podkładką płaską.

– Krzywizna płytek.

Przyjmuje:

Promień podkładki kulistej r₁ = 50 mm

Promień podkładki płaskiej r₂ = ∞

Zatem:

Całkowity moment na śrubie podnośnika wynosi:

Obliczam długość drąga:

Przyjmuje siłę ludzkich mięśni: P_r = 200N

Przyjmuje długość drąga: L = 250 mm

Średnicę drąga wyznaczam z warunku na zginanie:

Maksymalny moment gnący działający na drąg jest w uproszczeniu równy momentowi całkowitemu działającemu na śrubę: M_g = M_c

zatem:

Przyjmuje średnicę drąga: d_p = 18 mm

Obliczenia podstawy podnośnika:

Przyjmuje średnice otworu w podstawie: d_w = 80 mm

Przyjmuje naciski dopuszczalne na grunt: p_dop = 1 MPa

Przyjmuje średnice zewnętrzną podstawy: D_z = 175 mm