Presa Cu Doua Coloane Andi

8/8/2019 Presa Cu Doua Coloane Andi

1/25

Universitatea : Politehnica BucurestiFacultatea :I.M.S.T.

PRESA CU DOUA COLOANE

ndrumtor Student


2/25

2004-2005

Tema:

S se proiecteze o pres cu dou coloane pentru o sarcin

maxim F=15500 N i o curs maxim H=150 mm.

Caracteristici tehnice:

tonaj: F=15500 N;

cursa: H=150 mm.

2


3/25

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.

VI 1. Proiectarea coloanelor.

VI 2. Proiectarea corpului presei cu dou coloane.

VII. Evaluarea randamentului transmisiei.

3


4/25

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 axial2-piuli3-corp

4-element de lucru ( platou )5-prghie

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:

4


5/25

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 prinuzare 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 uncuplu de materiale cu bune proprieti antifriciune.

ntruct solicitrile corpului urubului sunt relativ mari materialul acestuia este de

regul oelul.

Voi executa urubul din oel laminat de uz general: OL50, iar piulia din font

cenuie cu grafit lamelar: FC300. Prezena grafitului sub form lamelar confer

bune proprieti antifriciune.

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

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

5


6/25

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.

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,

6


7/25

iar ( >1 ) factor de majorare a forei F pentru a considera i solicitarea la

rsucire.

Valoarea lui se ia dintr-un tabel, iar n cazul presei poate fi cuprins ntre1,27 i 1,32. Voi lua pe =1,3.

Fc=1,3 15500=20150; Fc=20150 N

Anec=a

cF

=

4

23

d

a

F =

a=c

Cc

a - tensiunea admisibil la compresiune( traciune ) c - limita de curgereCc - coeficient de curgered3 - diametrul interior al filetului urubului

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

Dintr-un tabel, pentru tipul de material ales: OL50 avem: c = 270 290 MPa.

Am ales c = 285 MPa.

a=0.28 285= 79.8 MPa

d3=a

FC

4= mm93.17501.321

698.250

80600

8.79

201504===

;

d3=17.93 mm

Din Anexa am ales filetul trapezoidal cu urmtoarele caracteristici:

-diametrul nominal al filetului d =24 mm;-pasul p=5 mm;

7


8/25

-diametrul nominal mediu d2=D2=21.500 mm;

-diametrul nominal exterior al filetului interior D 4 =24.500 mm;

-diametrul nominal interior al filetului exterior d 3 =18.500 mm;

-diametrul nominal interior al filetului interior D 1 =19 mm.H = 1,866 p =1.866 5=9.33 [mm];

H1=0,5 p = 0,5 5=2.5 [mm];

H4 = h3 = H1 + ac = 2.5 [mm] + 0,25 = 2.75 [mm];

d2 = D2 = d (0,5 p) = 24[mm] 2.5[mm] = 21.5[mm] = diametrul nominal

mediu;

D4 = d + (2 ac) = 24[mm] + (2 0,25[mm]) = 24.5 [mm] = diametrul

nominal exterior al filetului interior;d3 = d (2 h3) =24 [mm] (2 2,75[mm]) = 18,5 [mm] = diametrul

nominal interior al filetului exterior;

D1 = d (2H1) = d p = 24[mm] 5[mm] = 19 [mm] = diametrul nominal

interior al filetului interior;

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

R2 max = ac = 0,25.

ac=0.15 pentru P12[mm]

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:

8


9/25

tg =2

d

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 =2

dp = 074025.05.21

5 =

= arctg 0.074025 = 4,23 ;

= 4,23

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

= 0,08...0,20.

= 0,12

tg =2

cos

'

=

tg =

2

cos

'

=

=1242,0

15cos

12,0

2

30cos

12,0==

=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.

9


10/25

L= ( 1,35 1,45 )H

unde : lf= 22

L lungimea deflambaj

H cursa de realizat

L=1.4

210150 =

;L=120mm

Se calculeaz coeficientul de zveltee i se determin tipul flambajului:

=mini

lfA=

4

23

d

imin=A

Imin Imin=

64

43

d

A= 802,2684

25,342

4

25.18=

=

mm2; A=268,802 mm2

Imin= 853,574964

06,117135

64

45.18=

=

mm4; Imin=5749,853 mm4

imin= 492,3434.471

853,5749= mm; imin=3,492 mm

unde :

A aria seciunii urubului ;

10


11/25

Imin ineria minim ;

imin raza de inerie minim .

=52,42

492,3

2102

2

=

; =42.52

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

materialul ales pentru cupla urub-piuli.

Din Anexa vom vom avea pentru OL50 STAS 500/2-80 890 =

0=89

< 0 flambajul este plasticFf= 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=335b=1,62

f= 335 - 1,62 . 42,52 =266,117; f=266,117 MPa

Ff= 266,117 . 268,802 = 71532,781; Ff=71532,781 N

Coeficientul de siguran la solicitarea de flambaj se calculeaz astfel:

Cf= 615.415500

781,71532==

F

fF

; Cf=4,615

Cf=3 5 ceea ce nseamn c piesa

11


12/25

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...5=as

MPa iam ales as=10 MPa.

z=711,6

15)219224(4

15500=

;

z= 7 spire

II 7. Verificarea spirei filetului

pentru urub

Solicitarea la ncovoiere

i=W

il

Z

F

W

iM

=li=

cai

H+

2

Pentru filetul trapezoidal interior avem: Hi = 0,5P = 55.0 = 2.5 ; Hi=2.5 mm-pentru P = 2 - 5 mm ac=0.25 mm

unde : Mi - moment ncovoietor

W - modul de rezisten

12


13/25

li - lungimea de ncovoiere

Hi - nlimea filetului trapezoidal

li= 5,125.02

5.2=+ ; li=1,5 mm

W=6

2)01522

(3

tgil

Pd +

W= 373,105

6

2)155,12

2

5(5.18

mm

tg

=

+;

W=105,73 mm3

i= MPa414,3173,105

5,17

15500

=

;

i=31,414 MPa

Solicitarea la forfecare

f=A

zk

F

m

A= 20 017,192)1525.2(5.18)01522

(3

mmtgtgil

Pd =+=+ ;

A=192,017 mm2

Coeficientul de corecie km=0,55 0,75 km=0,65

f= MPa741.17017,192

765.0

15500

= ; f=17.741 MPa

Tensiunea echivalent se calculeaz cu teoria a III-a de echivalen:

13


14/25

ech= MPafi 39,472

741,1742

414,3242 =+=+ ;

ech=47,39 MPa

33,1331,2

280

cC

ca

=

= ; a=133,33 MPa

unde: Cc=1,5 3(4) Cc=2,1

c =280 MPa ( din tabel )

ech a 47.39


15/25

Coeficientul de corecie km=0,55 0,75 km=0,6

f= MPa512,14293,254

76.0

15500

= ; f=14.512 MPa

ech= MPa484,372512,144272,23 =+ ; ech=37,484 MPa

ech a 37,484


16/25

unde: Cc=1,5 3 Cc= 2,1

c= 280 MPa

Observam ca ech


17/25

F=28000Nas =35Mpa

Dg=D=5mm mmDc 26,24' =

( )22' 5435

15500

=

cD

Luam consturctiv ='cD 26 mm.

Dupa estimarea constructiva a tesiturilor vom avea Dc=30 mm

Pentru filet se alege degajarea standardizata din Anexa A3:degajare filet D0=d+1mm=24+1=25mm pentru P


18/25

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=7. 5=35 ; Hp= 35 mm

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

sunt:

compresiune :

= AF A= 4

2

0d d0=d+1,5

18


19/25

unde : d0 - diametrul gaurii

A=2

705,5104

25.25

mm=

;A=510.705 mm

2

MPa35,30705,510

15500== ; = 30,35 MPa

rasucire:

pW

M12

= 163

0d

pW

=

unde : - solicitarea la rasucire

Wp - momentul polar

374,325516

35.25mm

pW =

= ; pW =3255,74 mm3

= MPa235,1074,3255 204,33325 = ; =10,235MPa

ech= + 242 a ech= MPa6,362235,104235,30 =+ ;

ech=36,6 MPa

a=133,3 MPa

Deci, ech


20/25

III 2. Proiectarea la scar a sistemului de acionare

o acionarea cu prghie simpl

Se determin raza Ra , la care trebuie aplicat fora muncitorului Fm:

Ra=m

Ftot

M

Mtot momentul total care trebuie aplicat

Fm=(100 150)N Fm=120 N

Ra= 097,288120

5,1246204,33325

120

12=

+=

+f

MM; Ra=288,097 mm

Se determin diametrul minim necesar pentru prghie dp:

Wnec= aii

Mpd

=

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 = Fm cL

Lc=Ra -2cD Lc=288,09 - =

2

30 273,09 Lc=273,09mm

20


21/25

Mi=120 Nmm7,3277109,273 = ; Mi=32771,7 N mm

ai=c

Cc

= 1756,1

280= ; ai=175 MPa

unde: c=280 MPa

Cc=1,5 2,5 Cc=1,6

dp= mm401,,12175

7,32771323 =

12,4mm; dp 12,4 mm

Diametrul gurii se poate lua:

d

p=dp+(0,5 1) d

p=12,4+0.6=13mm; d

p=13 mmLungimea, Lp, a prghiei este:

Lp=Dc+Lc+Ls Lp=30+273,09+43=346,09; Lp=346,09 mm

Am ales pe Ls= 43 mm (lungimea ce consider dimensiunile minii) constructiv.

III 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub

21


22/25

Profilul ales este profilul patrat.

Se stabilete latura profilului:

a = di dar di = d a = d = 24 mm

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

Fn=N

an

totM

365,108032

714,34571

3

== ; Fn=1080,365 N

unde : n nr. de laturi

Fn - fora cu care prghia actioneaz asupra capului urubului

Mtot - momentul total

s=B

an

F

22

1 Bmin nec=as

an

totM

as

a

nF

=

2

12

22

1

as = 80 120 MPa as = 100 MPa

Bmin nec = mm8,1100244

704,34571122

=

; Bmin nec=1,8 mm

Aleg constructiv Bmin nec=10 mm.

s=Mpa18

102

24

2

1

365,1080=

; s=18MPa

Deci s < as .

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 .

22


23/25

IV 2. Dimensionarea piuliei

Amin= (4 De2 D42 )=

at

cF

D mine = 244 Dat

F +

Din tabel am luat rezistenta la traciune at =160 N/mm2 .

D mine = mm578,275.24160

155005,14 2=+

; D mine =27,578 mm

Alegdiametrul exterior al piuliei De=30 mm .

IV 3. Proiectarea sistemului de blocare al piuliei

ntre piuli i corpul menghinei avem ajustaj cu strngereH7/u6: 40 05,0+

VI 1. Proiectarea coloanelor

Ansamblul surub-piulita este montat intr-o traversa sustinuta de doua coloane cucapetele filetate.Aceste coloane servesc si ca elemente de ghidare pentru parteamobila a presei.

23


24/25

Tinand cont de faptul ca H=410 (H cursa de efectuat), vom considera constructivH=197 mm

L=124 mm.

VII. Evaluarea randamentului transmisiei

=c

L

uL

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

elementelor de antrenareLc - lucru mecanic consumat, corespunztor unei rotaii complete a

elementelor de antrenare

Lu=F

n cazul unei singure cuple urub-piuli avem:

=p

unde: - distana

24


25/25

p - pasul filetului

Lu = Nmm77500515500 = ;

Lu = 77500 Nmm

Lc = Mtot 2

Lc = Nmm42,2172202704,34571 = ; Lc = 217220,42Nmm

356.042,217220

77500== ; 6,35 = %

Documents

Presa Cu Doua Coloane Andi