Presa Cu 2 Coloane

7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane

1/31

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea de Inginerie Mecanica si Mecatronica

PRESA CU DOUA COLOANE

ndrumtor Student:Ghiata Alexandru

Grupa:523A

2010-2011


2/31

2

Tema:

S se proiecteze o pres cu dou coloane pentru o sarcin

maxim F=7000 N i o curs maxim H=300 mm.


3/31

3

Cuprins:

I. Caracterizarea transmisiei urub-piuli.

II. Proiectarea urubului.

II 1. Precizarea solicitrilor i a formelor de deteriorare posibile.

II 2. Alegerea materialelor pentru cupla urub-piuli.

II3.Predimensionarea filetului.Alegerea tipului de filet i a dimensiunilor standardizate.

II 4. Verificarea condiiei de autofrnare.

II 5. Verificarea la flambaj.

II 6. Determinarea nr. de spire in contact.

II 7. Verificarea spirei filetului.

II 8. Verificarea preliminar a poriunii filetate a urubului la solicitarea compus.

II 9. Proiectarea celui de-al 2-lea reazem al urubului.

II 10. Definitivarea constructiv i verificarea final a urubului.

IV.Proiectarea sistemului de acionare.

IV 1. Alegerea sistemului de acionare.

IV 2. Proiectarea la scar a sistemului de acionare.

IV 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub.

V. Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forei de ctre piuli.

V 1. Precizarea solicitrilor.

V 2. Dimensionarea piuliei.

V 3. Proiectarea sistemului de blocare al piuliei.

VI. Proiectarea corpului.


4/31

4

VI 1. Proiectarea coloanelor.

VI 2. Proiectarea corpului presei cu dou coloane.

VII. Evaluarea randamentului transmisiei.


5/31

5

I. Caracterizarea transmisiei urub-piuli

Transmisia urub-piuli, alctuit dintr-un urub i o piuli aflate in micare relativ in timpul

functionrii, realizeaz transmiterea i transformarea micarii i a forei.

Modul de micare:

piulia se afl n micare de translaie;

surubul se afla in miscare de rotatie i de translaie.

1-urub a-lagr axial

2-piuli

3-corp

4-element de lucru ( platou )

5-prghie


6/31

6

II. Proiectarea urubului

II.1. Precizarea solicitrilor i a formelor de deteriorare posibile

Dimensiunile cuplei urub-piuli - deci ale celor dou filete in contact sunt determinate pentru

urmtoarele:

rezistena corpului ( tijei ) urubului la solicitrile compuse i la flambaj (pentru suruburi

supuse la compresiune); pentru ca diametrul corpului urubului este egal cu diametrul

interior al filetului acestuia.

rezistena spirelor filetului urubului i al piuliei; spirele se pot distruge prin uzare sau

rupere. Ruperea spirelor poate avea loc ca urmare a solicitrilor de ncovoiere i forfecare la

piciorul filetului.

II.2. Alegerea materialelor pentru cupla urub-piulit

Pentru a asigura rezistena la uzare i un coeficient de frecare redus se utilizeaz un cuplu de

materiale cu bune proprieti antifriciune.

ntruct solicitrile corpului urubului sunt relativ mari materialul acestuia este de regul oelul.


7/31

7

Voi executa urubul din oel laminat de uz general: OLC45 STAS 880-88, iar piulia din font

cenuie cu grafit lamelar: FC400 STAS 568-82. Prezena grafitului sub form lamelar confer

bune proprieti antifriciune.

II.3. Predimensionarea filetului. Alegerea tipului de filet i a dimensiunilor

standardizate

Alegerea tipului de filet se face in funcie de:

caracterul sarcinii ( constanta, variabila etc.);

mrimea sarcinii ( mic, mare );

direcia i sensul sarcinii;

destinaia i condiiile de lucru;

randamentul dorit.

Tipul de filet ales este filetul trapezoidalpentru ca are o bun rezisten i rigiditate, randament cu

circa 4-5% mai mic dect al filetului ptrat, permite eliminarea jocului axial rezultat in urma uzrii

prin utilizarea unei piulie secionate ; poate transmite sarcini mari, variabile, n ambele sensuri.

Figura de mai jos prezint profilele nominale ale filetului trapezoidal standardizat.


8/31

8

Predimensionarea filetului

Dimensiunile filetului trebuie s corespund simultan urmtoarelor cerine:

rezistena corpului urubului la solicitarea compus: compresiune ( sau traciune ) i rsucire (

solicitarea de ncovoiere trebuie eliminat pe ct posibil );

rezistena spirelor la strivire ( uzare );

rezistena spirelor la solicitarea compus de ncovoiere i forfecare;

daca urubul este solicitat la compresiune s nu flambeze;

s asigure condiia de autofrnare.

Predimensionarea la solicitarea compus se face la compresiune ( sau la traciune ) pe baza unei

fore de calcul Fc=F, F fiind fora care actioneaz asupra urubului, iar ( >1 ) factor de majorare

a forei Fpentru a considera i solicitarea la rsucire.


9/31

9

Valoarea lui se ia dintr-un tabel, iar n cazul presei poate fi cuprins ntre 1,27 i 1,32. Voi

lua pe =1,3.

Fc=1,3 7000=9100; Fc=9100 N

Anec=

a

cF

=

4

23

d

a

F

a=

cC

c

a - tensiunea admisibil la compresiune( traciune )

c - limita de curgere

Cc - coeficient de curgere

d3 - diametrul interior al filetului urubului

a= ( 0,25 0,4 )c - pentru d330mm.

Dintr-un tabel, pentru tipul de material ales: OLC45 avem: c = 430 MPa. Am ales c = 430

MPa.

a=0.3 430129 MPa


10/31

10

d3=

a

FC

4= mm47.9791.243

265.405

36400

129

91004

;

d3=9.47 mm

Din Anexa am ales filetul trapezoidal cu urmtoarele caracteristici: Tr.16x4

-diametrul nominal al filetului d =14mm

-pasul p=3 mm;

-diametrul nominal mediu d2=D2=14.000 mm;

-diametrul nominal exterior al filetului interior D 4 =16.500 mm;

-diametrul nominal interior al filetului exterior d 3 =11.500 mm;

-diametrul nominal interior al filetului interior D 1 =12 mm.

H = 1,866 p =1.866 4=7.46[mm];

H1=0,5 p = 0,5 4=2 [mm];

H4 = h3 = H1 + ac = 2[mm] + 0,25 = 2.25 [mm];

R1 max = 0,5 ac = 0,5 0,25 = 0,125;

R2 max = ac = 0,25.

ac=0.15 pentru P12[mm]


11/31

11

II.4. Verificarea condiiei de autofrnare

n cazul construciilor cu uruburi de micare apare ca cerin asigurarea autofrnrii.

La sistemele acionate manual este preferabil ca autofrnarea s se realizeze direct

de ctre filet. Filetul asigur autofrnarea atunci cnd unghiul de nclinare al filetului,

, este mai mic dect unghiul de frecare redus, :

unde:

tg =

2d

p

in care:

- reprezinta unghiul profilului filetului. Pentru filetul trapezoidal, = 300.

- coeficientul de frecare ce depinde de cuplul de materiale, de calitatea i starea

de ungere a suprafeelor.

p - pasul filetului urubului

d2 - diametrul nominal mediu al filetului

tg =

2d

p

= 0909.0

14

4

= arctg 0.0909 = 5.197 ;

= 5.197

Din tabel pentru cuplul de materiale oel pe font coeficientul de frecare,

= 0,08...0,20.


12/31

12

= 0,08

tg =

2cos

'

tg =

2cos

'

= 1242,0

15cos

08,0

2

30cos

08,0 =arctg 0,1242 = 7,079 ;

=7,08

Deci, conditia de autofranare este satisfacuta.

II.5. Verificarea la flambaj

Pentru a efectua aceast verificare trebuie stabilit:

- caracterul rezemrilor urubului;

- seciunea de calcul.

L= ( 1,35 1,45 )H

unde : lf=2

2L lungimea de flambaj

H cursa de realizat

L=1.4*300=390mm ;L=390mm


13/31

13

Se calculeaz coeficientul de zveltee i se determin tipul flambajului:

=mini

lfA=

4

23

d

imin=A

Imin Imin=

64

43

d

A= 868.1034

25,342

4

25.11

mm

2; A=103.868 mm

2

Imin= 54.85864

06,17490

64

45.11

mm

4; Imin=858.54 mm

4

imin= 26.8868.103

54.858 mm; imin=8.26mm

unde :

Aaria seciunii urubului ;

Iminineria minim ;

iminraza de inerie minim .


14/31

14

= 38.3326.8

3902

2

; =33.38

Valoarea limit a coeficientului de zveltee, 0se gsete tabelat n funcie de materialul ales pentru

cupla urub-piuli.

Din Anexa vom vom avea pentru OLC45 STAS 880/88 850

0=85

< 0 flambajul este plastic

Ff=f A cu f= a-b

unde: Ff - forta de flambaj

f - tensiunea de flambaj

a, b - coeficieni de flambaj

Din acelai tabel din care am ales pe 0,am gsit i valorile lui a i b.

a=449

b=1,67


15/31

15

f= 449 - 1,67.33.38 =393.255; f=393.255 MPa

Ff=393.255.103.868= 40846.61; Ff=40846.61N

Coeficientul de siguran la solicitarea de flambajse calculeaz astfel:

Cf= 83.57000

40846.61

F

fF

; Cf=5,83

Cf=35 ceea ce nseamn c piesa

nu se va deforma plastic.

II 6. Determinarea nr. de spire n contact

z=

asDd

F

)21

2(4

Din tabelul cu valorile orientative ale presiunii admisibile de strivire ntre spire:

presiunea admisibil pentru cuplul de materiale oel pe font 15...5as MPa i

am ales as=10 MPa.

z= 630.5

15)212216(4

7000

;


16/31

16

z= 6 spire

II 7. Verificarea spirei filetului

pentru urub

Solicitarea la ncovoiere

i=W

ilZ

F

W

iM li= cai

H

2

Pentru filetul trapezoidal interior avem: Hi = 0,5P = 45.0 = 2 ; Hi=2 mm

-pentru P = 2 - 5 mm ac=0.25 mm

unde : Mi - moment ncovoietor

W - modul de rezisten

li - lungimea de ncovoiere

Hi -nlimea filetului trapezoidal


17/31

17

li= 25,125.02

5.2 ; li=1,25 mm

W=6

2

)

0

1522(3 tgil

P

d

W= 392.426

2)1525,122

4(5.11

mm

tg

;

W=42.92 mm3

i= MPa48.2592.42

25,18

7000

;

i=25.48 MPa

Solicitarea la forfecare

f=A

zkFm

A= 20 61.91)1522(5.11)01522

(3

mmtgtgil

Pd ;

A=91.61 mm2

Coeficientul de corecie km=0,550,75 km=0,65

f= MPa59.1961.91

665.0

7000

; f=19.59 MPa

Tensiunea echivalentse calculeaz cu teoria a III-a de echivalen:

ech= MPafi59.19259.194248.25242 ;


18/31

18

ech=19.59 MPa

1203

360

cCc

a

; a=120 MPa

unde: Cc=1,53(4) Cc=3

c =360 MPa ( din tabel )

ech a 19.59


19/31

19

f= MPa05.1439.138

66.0

7000

; f=14.05 MPa

ech= MPa05.14205.144268.23 ; ech=14.05 MPa

ech a 14.05


20/31

20

unde: Cc=1,53 Cc= 3

c= 360 MPa

Observam ca ech


21/31

21

Se estimeaza momentul de frecare din lagrul axial, Mf:

Mf=22'

33

3

1

gD

cD

gD

cD

F

=0,0080,01 =0,009

Mf= Nmm20.7112525.15

3535.197000009.0

3

1

; Mf=711.20 Nmm

Se verifica presiunea pe suprafata de contact:

s sA

Fas

as

=2040 Mpa ; as

=35Mpa

MPaDDA gCs 01.2794

22

s= MPa08.2501.279

7000


22/31

22


23/31

23

II 10. Definitivarea constructiva si verificarea finala a surubului principal

Inaltimea piulitei : Hp=z p unde z nr. de spire in contact ;

p - pasul;

Hp=6. 4=24 ; Hp= 24 mm

Se verifica la solicitarea compusa sectiunea slabita din dreptul degajarii. Solicitarile

sunt:

compresiune:

=A

FA=

4

20

dd0=d+1,5

unde : d0 - diametrul gaurii

A= 252.2404

25.17mm

; A=240.52 mm2

MPa10.2952.240

7000 ; = 29.10MPa

rasucire:

pW

M12

16

30

d

pW

unde : - solicitarea la rasucire

Wp - momentul polar


24/31

24

331.1052

16

35.17mm

pW

;

pW =1052.31 mm

3

= MPa12.1031.1052

58.10656 ; =10.12 MPa

ech= 242 a ech= MPa44.35212.104210.29 ;

ech=35.44 MPa

a=133,3 MPa

Deci, ech


25/31

25

Ra=

mF

totM

Mtot momentul total care trebuie aplicat

Fm=(100150)N Fm=120 N

Ra= 73.94120

20.71158.10656

120

12

f

MM

; Ra=94.73 mm

Se determin diametrul minim necesar pentru prghie dp:

Wnec=

ai

iMp

d

32

3

dp=332

ai

iM

unde: ai - tensiunea admisibil la ncovoiere

Lc - lungimea de la diametrul capului urubului pn la locul unde se aplic

fora muncitorului

Mi = Fmc

L

Lc=Ra -2c

D Lc=94.73 -

2

5.1984.98 Lc=84.98mm

Mi=120 Nmm6.1019798.84 ; Mi=10197.6 N mm

Am ales ca material pentru parghie OLC60


26/31

26

ai=

cC

c

= 3256,1

520 ; ai=325 MPa

unde: c=520 MPa

Cc=1,52,5 Cc=1,6

dp= mm83.6325

52.40643323

7mm; dp 7 mm

Diametrul gurii se poate lua:

dp=dp+(0,51) dp=7+0.6=7.6mm; dp=7.6 mm

Lungimea, Lp, a prghiei este:

Lp=Dc+Lc+Ls Lp=19.5+84.98+43=147.48; Lp=150 mm

Am ales pe Ls

= 43 mm (lungimea ce consider dimensiunile minii) constructiv.

III 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub


27/31

27

Profilul ales este profilul patrat.

Se stabilete latura profilului:

a = di dar di = d a = d = 16 mm

Se determin, din solicitarea de contact, limea minima necesar Bmin:

Fn= Na

n

totM

94.53233.21

78.11367

3

; Fn=532.94 N

unde : n nr. de laturi

Fn - fora cu care prghia actioneaz asupra capului urubului

Mtot - momentul total

s=

Ban

F

22

1 Bmin nec=

asan

totM

as

an

F

2

12

22

1

as = 80 120 MPa as = 100 MPa

Bmin nec = mm33.1100164

78.1136712

2

; B

min nec=1.33 mm

Aleg constructiv Bmin nec=10 mm.

s= Mpa32.13

102

16

2

1

94.532

; s=13.32MPa

Deci s as .


28/31

28

IV. Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forei de ctre piuli

V 1. Precizarea solicitrilor

Corpul piuliei este solicitat la traciune i rsucire. Din aceast determinare se va

determina diametrul exterior al corpului, De .

IV 2. Dimensionarea piuliei

Amin= (4

De

2 D42 )=

at

cF

D

mine

= 24

4D

at

F

Din tabel am luat rezistenta la traciune at

=400 N/mm2 .

Dmine

= mm48,175.24400

70005,14 2

; D

mine

=17,48 mm

Alegdiametrul exterior al piuliei De

=20 mm .

( ) mm

( ) 0.25*24=6mm

D=16mm


29/31

29

VI 1. Proiectarea coloanelor

Ansamblul surub-piulita este montat intr-o traversa sustinuta de doua coloane cu capetele

filetate.Aceste coloane servesc si ca elemente de ghidare pentru partea mobila a presei.

Tinand cont de faptul ca H=300 (Hcursa de efectuat), vom considera constructivH=300 mmL=300 mm.


30/31

30

VII. Evaluarea randamentului transmisiei

=c

L

uL

unde Lu - lucru mecanic util, corespunztor unei rotaii complete a elementelorde antrenare

Lc - lucru mecanic consumat, corespunztor unei rotaii complete a

elementelor de antrenare

Lu=F

n cazul unei singure cuple urub-piuli avem:

=p

unde: - distana

p - pasul filetului

Lu = Nmm2800047000 ;

Lu = 28000 Nmm

Lc = Mtot 2

Lc = Nmm86.71425278.11367 ; Lc = 71425.86Nmm

392.086.71425

28000 ; 2.39 %


31/31

Documents

Presa Cu 2 Coloane