Proračun ručna dizalica

8/10/2019 Proraun runa dizalica

1/15

Ru na Dizalica List: 1

1.PRORAUN VRETENA

1.1.Openito o pokretnim vijcima (vijani pogoni)

Vijci pomou kojih se okretno gibanje pretvara u uzduno nazivaju se vretena.Takvi su primjerice vretena tokarskihstrojeva, tlana vretena prea, ventilskavretena na zapornim organima, vretenarunih dizalica I slino. Za vetena senajee upotrebljavaju trapezni navoji (Tr)(DIN 103 ili HRN M.B0.060 do 063) (slika1.1).

P korak navoja, mm H teorijska dubina navoja, mm

H = 1,866 P H 1 dubina navoja na vretenu, mm

H 1 = 0,5 P + a T dubina navoja na matici, mm

T = 0,5 P + 2a - b H 2 nosiva dubina navoja, mm

H 2 = 0,5 P + a b a,b zranost, mm R zaobljenje, mm(za P = 212mm R = 0,25mm)

Slika 1.1. Profil trapeznog navoja

Postoji normalni trapezni navoj (koji se najee upotrebljava), fini trapezni navoj(koji uz isti promjer ima isti korak) I grubi trapezni navoj (koji uz isti promjer imavei korak). Bre uzduno gibanje matice moe se postii vienavojnim vretenima(slika 1.2) kod kojih se oko jezgre ovija vie navoja (n navoja) jedan uz drugi. Koraknavoja (uspon) P h vienavojnih trapeznih navoja vei je n puta od koraka jednovojnognavoja, a sve druge izmjere ostaju nepromijenjene.

Slika 1.2. (a) Jednovojni (b) vievojni navoj

Uspon: P h = P n (1.1)

gdje je:

P korak navoja (= uspon jednovojnog navoja), mm P h korak navoja (= usponu) vievojnog navoja, mmn broj navoja (vojnost),

Grupa:5 VALENTINO ZVONAR 404S Listova:14


2/15


1.2.Dimenzioniranje vretena

Dimenzioniranje vretena svodi se na proraun potrebnog promjera jezgre vretena d 3 prema Euleru za elastino podru je izvijanja (slika 1.3.).

p granica proporcionalnosti p granina vitkost vitkost tapa (vretena)

Slika 1.3.Ovisnost kritinog naprezanja Slika 1.4.Shematski prikaz nainao vitkosti tapa uvravanja vretena

20

min2kr

l

I E F

= (1.2)

Prema slici 1.4. slobodna duljina izvijanja je l l = 5,00 , pa se uvrtavanjem uformulu za izraunavanje kritine sile izvijanja F kr dobiva:

( ) 2min

2min2

kr 5,390,5 l I E

l

I E F

= (1.3)

43

43

min 05,064d

d I =

(1.4)

2

434

32kr 94,105,05,39 l d

E d l E

F (1.5)

gdje je:

kr F -kritina sila izvijanja, N E modul elastinosti u MPa (zaelik je E=2,1105 MPa)

min I -najmanji moment tromosti presjeka jezgre vretena, mm2 d 3 promjer jezgre vretena s trapeznim navojem u mm (d 3=d 1=d j),l duljina vretena (vidjeti slika uz zadatak), mm

Uz sigurnost protiv izvijanja s kritina sila izvijanja iznosi:

s F F =kr (1.6)

s F l

d E =24

394,1 (1.7)



3/15


slijedi promjer jezgre vretena:

42

3 94,1 E l s F

d = (1.8)

gdje je: F optereenje vretena u N, s sigurnost protiv izvijanja ( s = 810), s = 9 (odabrano)

mm2,18195,18407400

1047.4101,294,131591050

94,14

34

5

234

2

3 ==== E l s F

d

Dobiveni promjer se uveava za konstrukcijski faktor f k = 1,62

mm5,295,186,1'3k '

3 === d f d

Prema tablici 6.1 izabire se:d 3 = d 1 = 29,5 mm,d 2 = 33 mm, P = 6 mm, H 2 = 3,5 mm,d = 36 mm, A = 683 mm2 to odgovara trapeznom navoju Tr 36x6.

1.3.1. Provjera naprezanja u izabranom vretenu

1.3.1. Tlano naprezanje u vretenu

Za proraun vrstoe elinih strojnihesto se upotrbljava tzv. Omega postupak( postupak). Ovaj postupak omoguava da se proraun na izvijanje svodi na proraun tlanog optereenja. Osiguranje protiv izvijanja postie se pretpostavkom da je vreteno optereeno silom puta veom od stvarne, tj.

MPa, A

F = (1.9)

gdje je:

- tlano naprezanje u vretenu, MPa - faktor izvijanja (tablica 2.),-

F optereenje vretena, N A plotina povrine presjeka jezgre vretena, mm2

Faktor izvijanja je ovisan o vrsti materijala vretena i vitkosti vretena.Vitkost vretena iznosi:

min

0

il = (1.10)

gdje je:

l o - slobodna duljina izvijanja, mmimin - najmanji polumjer tromosti, mm

A I i minmin = (1.11)

3d =18,5 mm

'3d = 29,5 mm

Grupa:5 VALENTINO ZVONAR 404S Listova: 14


4/15


Ako je najmanji moment tromosti I min odreen prema formuli (1.4) u mm4 , a povrina presjeka jezgre vretena A prema formuli (1.12) u mm4

4

23 = d A (1.12)

Tada e se nakon sreivanja dobiti formula za najmanji polumjer tromosti u obliku:

3min 25,0 d i = (1.13)

to omoguava sreivanje formule za izraunavanje vitkosti u sljedeem obliku:

32

d l = (1.14)

35,2135,29

315223

===d l

- iz tablice 6,2. interpoliranjem slijedi:

( ) ( )

078,1

071,12035,212030

071,1126,1126,1,071,1,30,20

600MPa

1112

12

2121

m

=

+=+

=

====

R

MPa 91,78683

1050078,1 3 === A

F

1.3.2. Uvojno naprezanje u vretenu

MPa, p

uu

W

M = (1.15)

gdje je:

M u ukupni moment uvijanja vretena u Nmm u uvojno naprezanje u vretenu u MPa

Nmm, u2u1u M M M += (1.16)

Nmm, )'tan(2

2u1 +=

d F M (1.17)

Nmm, 4

r 3 pu2

d d F M += (1.18)

=21,35

=1,078

=78,91MPa



5/15


gdje je:

M u1 moment uvijanja vretena uslijed trenja u navojima, Nmm M u2 moment uvijanja uslijed trenjaelne (donje) strane vretena o podlogu (leaj),

Nmm F optereenje vretena, Nd 2 srednji promjer navoja vretena, mm - kut uspona vretena,o

2 tan

d P = (1.19)

P korak navoja vretena, mm kut trenja korigiran zbog kosine boka navoja,o

o

312,3058,0337

tan 2 ==== d P

o

oo

91,5'1,015cos1,0

230cos

1,0

2cos

''tan ==

=

==

(1.20)

= 0,1 faktor trenja zaelik poeliku uz suhe plohe bokova navoja, -

Slika 1.5. Povrina oslanjanja vretena na podlogu

p faktor trenja podloge ielne strane vretena, p=0,05 elik poeliku uz podmazane plohe, p=0,09 elik po sivom lijevu ili bronci uz podmazane plohe

d 3 promjer jezgre navoja vretena, mmd r promjer rukavca (zavretak) vretena, mm (konstrukcijska veliina)W p polarni moment otpora, mm3

333

33

p mm,2,016d

d W = (1.21)

o312,3=

o91,5'=



6/15


( ) Nmm95,13394591,5312,3tan23350000)'tan(

22

u1 =+=+=ood F M

mm185,296,06,0 3r === d d

Nmm5,296874

185,295000005,04

r 3 pu2 =

+=+

= d d F M

Nmm45,1636335,2968795,133945u2u1u =+=+= M M M 333

3 p mm51345,292,02,0 == d W

MPa76,315134

45,163633 p

uu === W

M

1.3.3. Reducirano naprezanje u vretenu

dop2u2red 3 += (1.22)

gdje je:

- tlano naprezanje u vretenu (vidjeti toku 1.3.1), MPa u uvojno naprezanje u vretenu (vidjeti toku 1.3.2), MPa

dop - doputeno naprezanje, MPa

potr

DIdop s

= (1.23)

gdje je:

DI trajnavrstoa (dinamika izdrljivost- tablica 3.), MPa s potr potrebna sigurnost ( s potr =1,52).

MPa21276,2117,1

360dop potr

DI === s

MPa30,9687,31391,783 222u2red =+=+=

dopred < ZADOVOLJAVA

M u1=133945,95Nmmr d =18mm

M u2=29687,5Nmm

M u=163633,45Nmm

W p=5134mm3

u =31,76MPa

dop =212MPa

red =96,30MPa



7/15


2.PROVJERA POVRINSKOG TLAKA U MATICI

pdop22

= H d h

P F p (2.1)

gdje je:

p povrinski tlak u matici, MPa F optereenje (sila), N P korak (uspon) navoja, mmh visina (duljina) matice, mmd 2 srednji promjer vretena, mm

H 2 nosiva dubina navoja vretena, mmdop p potreban povrinski tlak (tablica 4.),MPa

MPa06,1233380

65000022

=== H d h

P F p

S obzirom da je p =12,06MPa < dop p =12 MPa matica nije dobro dimenzionirana.Stoga poveavamo visinu matice nah =85 mm

MPa35,1133385

65000022

=== H d h

P F p

S obzirom da je p =11,35MPa < dop p =12 MPa matica je dobro dimenzionirana.

p = 12,06MPa

p =11,35MPa



8/15


3. POTREBAN KRAK RU ICE DIZALICE

R

u

F M

L = (3.1)

gdje je: L krak ruice sa zapornim kolima, mm M u ukupni moment uvijanja (prema toki 1.3.2), Nmm F R runa sila, N

mm65553,654250

45,163633R

u === F M

L L=655mm



9/15


4.ISKORISTIVOST RUNE DIZALICE

4.1. Iskoristivost pri dizanju tereta

( )'tantan

2ud

+==

d F P F

(4.1)

gdje je:d - iskoristivost pri dizanju, -

- kut uspona vretena (vidjeti toku 1.3.2), korigirani kut trenja (vidjeti toku 1.3.2),

( ) ( )4,0357,0

91,5312,3tan

312,3tan

'tan

tan2u

d =+

=+

==oo

o

d F

P F

4.2. Iskoristivost pri sputanju tereta

Ukoliko na vreteno ne djeluje okretni moment, sila F pokrenute vreteno okretanjemunazad. Budui da je smjer okretanja promijenjen, promjenite se i otpor trenja usuprotnom smjeru.

( )

tan'tan2u

s

== p F

d F (4.2)

Ako je , onda je tan ( - )0 tako da je i s0. To je sluaj tzv. Samokonosti initi jedna, bilo kako velika sila F , nije u stanju okretati vreteno nazad. Sputanje jezbog toga mogue jedino okretnim momentom u suprotnom smjeru. Kod runihdizalica s vretenom samokonost je poeljna kao osiguranje od odvijanja vretena.

( ) ( ) 8,0782,0312,3tan

91,5312,3tantan

'tan2us =

===o

oo

P F d F

Negativan predznak govori o samokonosti vretena.

d =0,4

s = -0,8



10/15


4.3. Ukupna iskoristivost

( ) P

d

++

=sr p

uk

tan'tan

1 (4.3)

gdje je:uk - ukupna iskoristivost rune dizalice, -sr d - srednji promjer povrine nalijeganja vretena na podlogu, mm

mm75,232

185,292

r 3sr =

+=+

= d d d

gdje sud 3 i d r karakteristini promjeri prema slici 1.5 u toki 1.3.2

( ) ( ) 3,029,0

6

75,2305,0

312,3tan

91,5312,3tan1

tan

'tan1

sr puk =

++=

++=

oo

P

d uk =0,3



11/15


5. PROVJERA NAPREZANJA U ZAVARENOM SPOJUPODIZAA S MATICOM

5.1. Izmjere potrebne za provjeru naprezanja

Izmjere potrebne za provjeru naprezanja u zavarenom spoju podizaa s maticomodreene su prema lici 5.1.

l 1 = 2,39d = 2,3936 = 86,04 86 mml 2=0,83d =0,8336 = 29,88 30 mmh2 = 1,11d = 1,1136 = 39,96 40 mmh1 = h3 = b2 = 8 mmh4 = 6 mmb1 = 30 mm

iskustveno a = (0,40,7) h1 = 0,68 = 4,85 mm

Slika 5.1. Skica za proraun zavarenog spoja podizaa

l 1=86mml 2=30 mmh2=40 mmh1=h3=b2=8 mmh4=6 mmb1=30 mm

h1=5 mm



12/15


5.2. Plotina povrine zavara

Az= Az1+ Az2 (5.1) Az1=2b1a=2305=300 mm2 (5.2)

Az2=2h2 a=2405=400 mm2

(5.3) Az= Az1+ Az2=300+400=700 mm2

gdje je: Az plozina ukupne povrine zavara, mm2 Az1, Az2 plotine povrina zavara prema slici 5.1 (desno), mm2b1,a , h2 - izmjere prema slici 5.1, mm

5.3. Moment tromosti povrine zavara

222y2

211y1y z A I z A I I +++= (5.4)

( )211211 3646 hhaaba

I y ++= (5.5)

( ) ( ) 422211211 mm1330083856546305364

6 =++=++= hhaaba I y

433

22 mm533336

4056

=== ha I y (5.6)

mm7,33400300

2040052350''21

2211s =+

+=++

= A A

z A z A z (5.7)

mm5228840

2' 1321 =++=++= hhh z (5.8)

mm20240

2' 22 ===

h z (5.9)

mm3,187,3352' s11 === z z z (5.10) mm7,13207,33'z 2s2 === z z (5.11)

422y mm2421767,13400533333,1830013300 =+++= I

gdje je:

y I , 1 y I , 2 y I - momenti tromosti odgovarajuih povrina zavara (prema slici 5.1), mm4

s z , 1 z , 2 z - udaljenosti teita povrina zavara od koordinatnih osi (prema slici 5.1),mm

I y1=13300mm4

I y2=53333mm4

z s=33,7mm

'1 z =52mm

'2 z =20mm

z 1=18,3mm z 2=13,7mm I y=242176mm4



13/15


5.4. Smino naprezanje u zavaru

MPa,z

z A F = (5.12)

gdje je:z - smino naprezanje u zavaru, MPa

Az plotina povrine zavara u mm2 F optereenje u N

MPa7243,71700

50000z

z === A F

5.5. Savojno naprezanje u zavaru

MPa,ys

sz z I M

= (5.13)

gdje je:

sz - savojno naprezanje u zavaru, MPa M s moment savijanja (prema slici 5.1), Nmm

( )21s l l F M = (5.14)

z udaljenost sloja sloja izloenog najveem vlanom naprezanju (prema slici5.1),mm

ah

z z ++=21

1 (5.15)

1 z (vidjeti zoku 5.3), 1h i a u mm (prema slici 5.1 i toki 5.1).

( ) ( ) Nmm108,2308650000 621s === l l F M

mm3,275283,18211 =++=++= ah z z

MPa7,31527,3242176

108,2 6

y

ssz === z I

M

z =72MPa

Nmm108,2 6s = M

z = 27,3mm

sz = 315,17MPa



14/15


5.6. Reducirano naprezanje u zavaru

dopz2

z2

szzred, 3 += (5.16)

gdje je:

zred, - reducirano naprezanje u zavaru, MPa

dopz - doputeno naprezanje u zavaru; MPa

DIdopz (5.17)

DI - trajnavrstoa (dinamika izdrljivost) (tablica 6.3), MPa

Nakon uvrtavanja konkretnih vrijednosti moe se provjeriti debljina zavara a natemelju gornje formule za red,z. Ukoliko je red,z > z dop potrebno je poveati debljinuzavara i ponavljati provjeru sve dotle dok ne bude zadovoljen uvjetzred, z dop .

MPa43,3397237,3153 222z2

szzred, =+=+=

S obzirom da je red,z = 339,43MPa< dop z = 360 MPa predviena debljina zavara jezadovoljavajua.

zred, =339,43MPa



15/15

VELEUILITE U SLAVONSKOM BRODU

Tehniki odijel

Struni studij

ELEMENTI KONSTRUKCIJA 1

PRORAUNRU NA DIZALICA

Ime i prezime: VALENTINO ZVONARMatini broj: 404 SDatum predaje: 16.06.2011.Pregledao:

Documents

Proračun ručna dizalica