Nd7IPKI

ZBIGNIEW SKRZYSZOWSKI

PodnoSnikii prasy SrubowePKM - projektowanie

Wydanie drugie

N?>.

''

i (rak6w 1999

SPIS TRFJCI

WstQpPRZEGLAD SCHEMATdW R1. Podnocniki srubowe z*Tkle

OZWIAZAN KONSTRUKCYJNYCH

1.1. Podnosnik oapdzatry nakrptka1.2. Podooinil oappdzaoy irubq1.3. Podnosnik wagonowy ... . . . , . . . . .1.4. Podoosoik kolano$y . . . . . . . . . . . .

2. Podnoiniki irubowe teleskopowe ..-.2.1. Podnoirdk teleskopowy nappdzaoy 6rub4 wewngtrzaQ2.2. Podnoioik teleskopo\ y sumowy i roinicowy2.3. Podnoinik teleskopowy nappdzany natrg&q Sruby zewngtunej ..

3. Prasy Srubowe3.1. Prasa ze ScisketrQ 6rubQ (prasa warsztatowa)J.2. Prdsa z rozci4gan4 (rub4 .. . . . . . .

PROJEKTOWANIE PODNOSNIKA SRUBOWEGO ZWYKLBGO Z

9. Glowica podnojnika9.1. Oblic?.anie Srednicy d, plfki g6raej9.2. Obliczalie pozostalych ireddc ..9.3. Obliczarie promieni kz,.rizn plytek glowicy9.4 Obliczanie guboSci glowicy

56

678899

10t2

t4

2930303031

49.5. Obliczanie grubo6ci plytek

.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 329.6. Moment tarc ia mipdzy pbtkami . . . . . . . . . . . . . . . . , , . . - . . . . . . , . . . . . . . . . . 33

10. Mometrt calkowity potrzebtry do podniesienia dgiani. e .........._... 3311. Sprawno66 Sruby . . . - . . . . . . . . , . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . 3312. Oblicnnla mechanimu zapadkowego

...... ... . 3312.1. Obl iczenia wpustu . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . 3412.2. Wymiary kola zapadkowego

... . . . . . . . . . . . . 3512.3, Obliczanie z4bk6w kola zapadkowego ... . . . . . , . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . 3512.4. Obnczqnla wymiaru o i okre{lenie poloieoia tolka zapadkowego 3612.5. Rozklad si l na widelkach

... . . . ._... . . . . . . . 3j12.6. Obliczarie grubosci widelek

.. . . . . . .-.-. . . . 3813. Obl iczenia sworzoia . , . . .

- . . . . . . . . . . . ._. . . . . . . . . . . 39

14- Koeus odlewany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . 40

14-1. Obliczanie wymiar6w torpusu .-.. . . . . . . . . 4115. Korpus spawaly . . . . . . . . . . . - . .

. . . . . - . . - . . . . . . . . . . . 4316. Obliczeaia sprEiyny zapadki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +417. Li teratura

. . . ._. . . . . . . , . . . . 4gzAr.,\czNIK r TABLTCE MATERTALoW r NORM .... . . . . . . . . . . . 49ZAL.I,CZNrK2 PRZYKLADYROZWIAZANKONSTRUKCYJ-NYCH

WstepPrezentowana praca z zakresu przedmiotu I czg{ci projektowania z Podstaw

kodstrukqi maszyn jest pomoce dydaktyczn4 dla student6w na WydzialeMcha.aicznym Politecbniki Krakowskiej. Przedstawione tu r6ine propozycjelozwiazri kotrshukcyjnych pras i podlo3nik6w drubowych ulatwie procesprojektowaria i zr6inicr-rj4 pod wzgldem form ko$irukcyjnych wykony.lvaoeprojekty. W wigkszo{ci podane schematy konstrukcine podno6oik6w i pras s4znacznie uploszczone i wymagac b9d4 od projektujqccgo dogtgbnej analizy pracyi obciai,ai poszczeg6lnych elemetrtdw, aby w koicowej fazie wykonac rysuietkon$trulcyjny urz4dzenia spehiaj4c.ego z2J:oilone wlmagadia eksploatacine ibezpieczeistwa. Wybrane rozwiqzaaia s4 zgodne z wykladadym materialem w Icz96ci wyHadu z przedmiotu Podstawy koostrukcji maszyn. Z tego teZ wzg)dunie zamioszczolo rozniQzali podnoinik6w czy pras innych nii 6rubowe i ionychrodzaj6w trapd6w tE zapadkowe-

Pelne, szcrcg6lowe rozwiezanie rrodano jedyoie dla *ybranego podnoinitasrubowego zwyklego z tap?.dza 4 !rub4. Przy realizacji idoych rozwi4zaikonstrukcyjnyc[ projektujqcy w wikszym stopniu jest zdany oa samodzieln4pracg, chociai wiele element6w obliczei jest podobtrych do prezentowanych wom6wiooJm rozwi4zaniu konstrukcinym.

W zalQczniku I podaro zestaw tablic zswierajQcy deoe materialowe, dopusz_czahe naprZnia oraz wyci4gi z trofm niezbgdde przy projektowaniu.

W zal4czniku 2 zanieszczoto kilka przyklad6w rozwi4zari konstnrkcyjnychpodnoinik6w i pras &ubowych. W przedstawionych rczwi4zaniach celowo oiepodano wszystkiego co rysunek komtrukcyjny wirien zawiem6. Dotyczy tomrpdzy innym pasowari doboru material6w, obr6bki cieplaej itp- projektujQcyopieraj4c si na wykledach onz zalecanej litenturze powinien te zagaddi;ni;samodzielnie rozwiQzac.

Kolejne wydanie pozostaje bez dlian.

PRZEGLAD SCHEMAToW ROZWIAZANXONSTRUKCYJNYCH

l. Porlno6niki Srubowe zwykle

1.1. PodmSnik mpdzrlly nakrdkt

W rozwi4zaniu pokazanlm schematycznie na rys. 1 Dakrgtka loZystowaaa wkorpusie podno6nika, w czasie podnoszenia i opuszczania ciiaru Q, obracatra jestza pomocQ np. mechanimu zapadkowego- Moaiwe s4 inoe rodzaje napgd6w, jakprzekladnia ilioakowa Iub przekladDia zbata stoikowa- Glowica podnosoikapolQczona jest na stale ze srub4. Pomipdzy glowic4 a elementem podnoszonymmusi wystepid tarcie uniemoiliwiaj4ce obr6t Sruby w czasie podnoszeda ciian].Na rysunku pnedstawiono r6wnieZ wykrcoy obciezei w irubie, nalrtce ikotpusie ulatwiajQco okre5lenie obci4:ieri przy obliczaniu poszczeg6ldych elemen-t6w Dodnofuika.

N

l \ ,1 . Q!r ' r

Rys. 1- Schmt podloinika napr-daego ls&rtka

Podnoszony ladunek Q musi miec zablokowao4 mozliwoii obrclu, a jedyiiezapownionQ motiwosd przesuwu w kierunku pionowym. MomeDt tarcia midzy

7glowice a ladu!*iem musi by6 wikszy od M, a Bidzy podstawQ podDoidka apodtoZem wipk8ry od MrOzl: czeniai

M" moment calkowity niezbpdny do podniesienia ciiaru q,M, moment tarcia oakretki o koryus,r, 6redni promief tarcia.

l-X Potuodnik mpedzuy 6rub{

\!.ii\

N,l .

\-

t\{,[ ]''r$'\Rys. 2. Sch@t podnosnila napdaego irub4

Na rys. 2 pokazano schemat podno6rdka napdzanego 6rub4. w tymrozwi4za-niu do naRdu 6ruby najczsciej stosuje sig mechanizmy zapadkoweprzdstawione na rys. 26 i rys. ,{O. Glowica podno{nika polQczona jst ze 6rub4obrotowo. Ladunek podnoszony 0 moi,e wytonywad ob!6t w cza sie podtroszenia.Moment tarcia migdzy glowica a ladunkiem musi byd wigkszy od M" a mie,,dzypodstaw4 podnosDika a podloiem wipkszy od M".

8Ozn4czeda:

M" moment calkowity dezbdsy do poddesienia cig2aru 0.

Przyklad rozwi4zaoia konstrukcyjnego takij glowicy pokazano na rys. 21,Obliczenia wyiej przedstawionego podnoinika podano w niniejszym opracowa-niu-

13. Podro6nik wrgomwy

Pokazany na rys. 3 schemat konstrukcyjny podnodnika wago4owego cha-rak-teryzuje si masywnym korpusem odlanlm z Zeliwa lub staliwoym. Napd zapomoca urzQdzonia zapadkowego. Sruba podnoinika pracuje na rozci4ganie-ProwadDice przenosz4 obci4renie momentowe.

Rys. 3. fthemat podmsniLa wagonowego

1.4. Podao,{nik kolanowy

Podoodniki kolanowe stosowane s4 przede wszystkim jako wyposai:eniesamochodu osobowego z wzgldu na male gabaryty i triewielki ciQzar. Ramionapodnosoika maj4 ksztalt LQtownika wzglgdnie ceownika wykonanego z blachy.Zgby mogQ byi wycinane oa prasie za pomoc4 mahycy. Na rys. 4 poda.ookoDcepcjg rozwi4zania konstrukcyjnego. Natomiast tra rys- 39 pokazano pzy-kladowo rysunek konstrukcyjny zlozoniowy podnoinika kolanowego. Dla projek-

9tuj4cego pozostawia si9 atralizc sil i mometrt6w obci?:ajacych elementy podtroi-nika-

Rys. 4. Podmsrik kolamwy

2. PodnoSniki Srubowe teleskopow

2.1. Podnq{nik tlskopowy n.pedzely Smbq wewngfzDe

W rozwi4zaniu kodstrukcyjnym pokaza-oym na rys. 5 obr6t &uby 1 nastpujeza pomoc4 urz4dzenia zapadkowego- Pry podnoszeniu cigzaru wykrca sica&owicie Aajpierw iruba wewnet|zna I z tulei 2 (potiiew^Z M < M"2), anastppoie tuleja 2 z korpusu.

Zakoiczgnie tuuby 1 musi byi tak zaprojektowane, aby wytrzymalo sile 0,dzialaj4c4 na plytkg 3 zabezpieczajAc4 irube Fzed wykrpceniem z iulei 2 w czasiepodnosznia cigiaru 0. S a q, dziala na plltkg wtedy, gdy ca&owicie wykrgcona6ruba wymusza obr6t tulei 2 w korpusie podnoSnika-

Q" - Q 'or, *"

gdzLe'.Mn i M", moheDty skrpcajQce odpowiednio iruby wewngtrznej i tulei

gwintowaoej.

l0

Mr,.Mr.

M."!

\l*iRys. 5. Poduoin& tebskopoly z obtrt@4 Srub4 w.wn@na

21. Pododdit taleskopory sudowy lub r6inicowy

Pod[osnik, kt6rego schemat konstrukcyjny pokazano na rys. 6 posiadaglowicp polQczotrq na stale ze jrub4. Zatefu przy podnoszetriu wdgdnie opusz_:oyu .cl!ZT" 6ruba wewnetrztra nie kdzie sip obracad, lecz jedynie przesuwai.Podnodniki tego typu mog4 byi zaprojektowa-oe jako sumowe'lub r6iaicowe_Podczas podnoszenia ladulek g musi mie6 zablokowan4 moiliwojd obrotu, ajedynie zapewnione moiliwodi przesuwu w kierunku pionowym. Moment tariiamigdzy. glowicQ a laduakiem musi byd wigkszy od M"r, a mipdzy podstaw4podnojoika a podloirm wi9kszy od M"2.,

Jefli linia irubowa &uby wewntrznej I posiada ten sam kierunek co lioiasfuDowa gwrntu zewtrphznego Sruby zewngtrznej 2, podnoinik tfi bedziepodaoinikiem r6inicowym. przy jodnFr obrocie 6ruby naRdzanej cigZar zo_stanie.podniesiony na wysoko66 r6wn4 r6inicy dwoch skoi6w *.pomai-y"hgwmrow,

la

11

#r$r,MLtr

Rys. 6. schemat podrosrita smowego lub rcid@pe8o

b) laarlr) M.,ITTHh1-'LIE

Rys. 7. Pochylenie lidi Stubow.j switrtdw o@ rczllad silw podroSnik!: a) r6zlicowrn, b) suDo*Fr

Jefli kieruDki linii &ubowych bgd4 przeciwne, podnojnik bpdzie podaoj-Dikied sumowym. Pochylenia linii fuubowych oraz sil na gwintach pokazano oarys. 7a dla podnolnika r6hicowego, b dla podtroidika suloowego. W tymrozwi4zadu glowica nie moie si obraca6 wzglgdem Sruby 1.

23- Podno{iDik telestopowy nspedzaDy nrkretk{ Sruby zewr4trriej

NI,=rt1qRys. 8. Podnosnit tleslopoey napday aakretta Sruby rewnetlaej

W przedstawionlm na rys- 8 rozwi4zaniu konstrukcyjnym w czasie pod-ooszenia i opuszczania cigiaru zar6wno iruba wewntrzna l,jak i wewngtma 2wykonuje jedynie ruch posQpowy. Sruba wewnptrzna I spelnia role przdlu2-nia Sruby wewn9trznej 2 i jest wykrpcatra rQcznie w celu s4bkiego zbll2e ado podnoszonego elementu- Podnodnik ten jest podobny do om6wionegow D. 1- l .

-.)t\,:\:.:....r-l\\\:i\\\

l33. Prasy Srubowe

3.1. Prrsr z Sciskrn4 5rnb4 (prese wsrrztatowa)

Na rys. 9 pokazano schemat konstrukcyjny plasy Srubowej watsztatowej okorpusi odlanym l1p. ze staliwa, majecej ksztah otwartej rany, podl4aj4cej wczasie tloczenia zgha-oiu i rozcieganiu. Mechanim {rubowy w t}m pzypadku niemoie by6 samohamowny i powidietr posiadai dui4 sprawnosi mechaDicznQ. Wkonstrukcji wszpdzie tam, gdzie wystppuj4 pary cieme Daleiy je rak dobrai, abyuzyskai niski wspolczynnik tarcia (patrz tablica l4). Dotyczy to pnede wszystkimpary ciemoj ituba-nakretka. Sruba pracuje na iciskanie, a zatm wymiary jejnale2y okre6lid z warunku na utrat statecztrosci (wyboczeaia).

Na rys. 10 pokazano docztrip waAztatow4, lecz o innej konstrukcjikolumnowej. Plasa taka jest lzejsza od wczedniej pokazarej i w zasadzieprojektuj sip j4 na mniejsze naciski. Kolumny prasy podlegajQ rozci4ganiu izinaniu od momentu skrpcaj4cego M, wystppujecego w Srubie w czasie tlocznia.Srub liczymy z \ arunlu oa statecznoic.

Mc -

. Mr

Rys. 9. Prasa Srubowa waEztatowa

t4

Rys 10. Pra3a lruboea elrsztatoqa koluronopa

3.2. hase z rozci{grDa Srub{Sily i momenty pokazatre Da rys. 11 wyDosz4 odpowidnio

^-"e@ N' : 6#-^'.'" = |n.', : ta.

IF: t Qltdd+ p)+ pl, p : orci..e p,

gdzie:p wspolczytrnik larcia.

M : 2M" M :2. F . o,sdlg(0+ p')-Na rys. 1l pokazaao schcmat konstrutcyjtry pnsy z rozci4gan4 6rubq oraz

schemat obci{iei element6w prasy

It\4

Rys. 11. Schmt lonsttuk.yjny pasy z oziegzn4 stub?

16PROJEKTOWANIE PODNOSNIKA SRUBOWEGO

zwYxLEGO Z NAP4DZANA sRuBAZadaDism projektujQcego bpdzie zaprojektowanie podnostrika, ki6rego sche-

mat konstrukcyjny przedstawiono na rys. Z Na wykresach pokazano obci?ijeldapo8zczeg6hych element6w podno{nikaO?rl\aozeaia:

I ci?.^r podtroszoDy [N9],M" moment potrzebDy do podniesienia cigZaru P [Nmm],Mr moment tarcia w glowicy [Nmm],M" moment skrgcajAcy 6rubg w czasie podnoszenia cigiaru [Nmm].

1. Cel pracy

Celem ninicjszego projektu jesl zapoznanie st ze sposobem Fojektowania iobliczania podstawowych element6w maszyn, tj.:. polQczeDia $ubowego przenoszQcego obciAieoia w ruchu,a doboru i oblicrzania polAczeri wpustowych,. projektowada pol4czei sworzdowych,o obliczania mechadim6w zapadkowycb,. obliczania sprQZyrl,. zagzd ei kotrtaktowychoraz sposobem wymiarowarda i tolerowania czg{ci wchodzqcych w sklad podnoS-nita Srubowego. Ponadto projektuj4cy zapoznaje sip z doborem matedal6w idopuszczalnych taprpLei przy obliczatriu elerdetrt6w, kt6rc czgsto wchodz4 wsklad bardziej zloionych konstrukcji. Projektuj{cy poznaje w jaki spos6bbudowai urz4dzede, kt6re ma spelniad zllozone Tl"dat]'itL

Ze wzgled6w dydaktycznych wybntro do projeklowania konstrukcjp podnos-nik4 w sklad kt6rej wchodzQ elementy, ktorych obliczenia om6wiono w I czQ6ciwyklad6w PKM.

2. Za,loimla do projektuPodnosnik jrubowy z naRdem mechanicznym zapadkowym, pmcuj4cy

pionowo:. zaopatrzony w glowic, kt6r,a ma zapwnii m.in. dezaleiny obr6t 6ruby

wzglpdem podrrcszonego cigiaru,. praca podnosnika na podloiu o twardoici minimum drewna,. wlmagana latwoii monta:u i demoota:u,

. koNtrukcja prosta, skladajqca sip z minimalnej ilosci czgaci proslych tecbno-logicmie do wykonani4

. w projekcie wylorzysta6 czgfci znormalizowane.

3. Wymaganir

KompletDe obliczenia wraz ze szkicami element6w i zespol6w podoo6nika,

rysutrek zeotawieniowy caloici komtrukcji z wydiarami gabar).towymi, paso-waniami, {,ykonany w systemie AUTOCAD,

rysunl.i warsztatowe wskazaoycb cz${ci

znajomoii zagadoiei wiQizQcych si9 z tematem pracy projektowej.

4. Darc do projektu

Q maLsymelny citar podnoszony FJl,Il wysokos6 podooszenia [mrll],,r orieDtacyjna wysoko66 oakrptki [fin].

Rys 12. Sahe@at podiosiika

5. Obliczenia 6ruby

W zaloirooici od przeznaczenia podnoinika fuuba mo2e pracowa6 aa dciskanie(sih Q obci4za fuubp osiowo) lub na zginanie ze 6ciska.niem (sila Q dziala podk4tem E do osi 6ruby). Rozpatrzmy obydwa przypadki obliczania Sruby zwarutrku na statesznoii-

185.1- Sih g dziala r? 6i Sruby

t^

Rys13. S.h@t zMo-cowdia ,ruby

W czasie obci4i2enis silQ osiowQ w irubie jako elemencieffiukbm moie doj6i do utraty stateczno6ci (podstawowejpostaci r6wnowagi) i utworzerda nowej postaci, kt6rejlowarrysz4 zazwyczaj duie odksztalcenia i naprptJenia. Abynie nast4pila utata statecmosci podstawowej, 6rub9 liczy-rDy z saarudku tra wyboczede,

Dla podnodnika przestawioDego schedatycznie na rys.12 przyjmujemy schemat zarnocowada 6ruby pokazany narys. 13. W rzeczywistoici 6ruba w na.kr9tce de jest zamoco-watra sztywno ja.k przi9to na rys. 13. Bl4d schematyzacjikorygujemy FzyjmujQc doSi duiy wsp6lczytrdt bezpie-czeistwa r pzy obliczaniu Srednicy Sruby.

Dla podno6nik6w zwykt ch przyjmujedy

x : 4-+6.

dla podno6nik6w teleskopowych

r:6+8.

Dlusoi6 ffedukowana

gdzieif :2,I dlugo(6 iruby podlegaj4ca wyboczeniu.

Zgodnie z rys. 11

l : H +0,5h+ / ,

gdzie:/ suma wysokoici mechanizmu zapadkowego i czgici 6ruby wchodz4cej w

otw6r glowicy.

W rozwiQzaniach podobnych koDstrukcinie do projettowarego podnoinikamoima Vzyj{c

(1)

/ : (r,2-+ l,s)h

195J.1. O*rctLrie za*r.tt *lboczatia

Zatres wyboczeoia da rys. 14 rozgraniczonyjest s@utlodcie granicza4 lr,, Dlo

I > ln zakrs spreisty,

l. ln zekes sptZysto-plaitycay, gdzie

" fE\ ,= n - t =,YJ.

S. granica proporcjoaalaoii pr"zy &irkaniu [N/nm'z].

orJ = A-B I

s._

"4,

IAg"

Rys. 14. Wytrcs wybocz.de rprtirst go -

Np.rbols Bul.r4 sp&iyito-darttcB.go -

kzyw&JohnroDa Ost lGlds i prqts Trt@j@-J4ii6tiego

Za.kes wyboczenia moilla okrefi6 r6wdiei za pomocq dhgo*ci Eulerowstiej.Dla

l, > l, - zakrcs spr9iysty,l, < IE zakies sprgiysto-plastyczny, Sdzie dlugo66 Euletowsta

a

20

I,: ),i, -; L vgx Lmml.W zakresie sprizystld do wrmiarowaaia 6ruby wykorzystamy wz6r Eulera,

tratomiast w zalresie sprgzysto-plastycztrym wz6r Jobnsoda Ostenfelda Dlaobydwu zakrs6w warunek bezpieczeistwa moitm zapisai jednolicie w postaci

o- :

zatem 6ledDica rdzenia Sruby

", 'J 43#.5.1.3. Zokres spryi:lsto-pl4stlczn!

- wz6r lohnson4 Oste$ieldtNaprgzeDie krytyczoe

2l

a)

(8)Uwzglpdniajac (4)

,abk.: - - )" = A-B),2. 19)

stalq a ]J'ryzn. cza sip z waruoku, by dla ). : 0 panbola Johnsotra Osteofeldaprzechodzila pnez punkt 6 : Q"(Q. giadca plastyczno(ci Fzy jciskaniu).Stal4, moina wyzoaczyc dwoma sposobami:. iadajac stycznoSci paraboli JO i hiperboli 4 co daje pewieo putrkt stycznofci

odpowiadaj{cy smukloSci 1", dla realnych material6w na ogol wipkszej odsmuklosci granicznej ,1, oryginalny spos6b JO;

. i4dajec jedynie zgodnojci wartosci naplpiei kytycznych na gra.oicy zakes6w(dla ) = ln) co ma z kolei t niedogodno66, Ze wz6t lO moz dawai wpewnym zakresie smukloici wartoici krytyczn nieco wipksze ni2 wyoikajqce zewzoru Eulera-W praktycaych obliczeniach wygoddie jst wyztraca6 bozposreddo stale ,4 i

B r6inicujQc przy tym waftojci wsp6lczynnika bzpieczeiistwa dla zakresumalych smukloici, w kr6rym decyduje warunek wytrzlEa.lofuiowy (wspolczynnikbezpieczeistwa x. dta (ciskania) oraz dla zakresu wyboczenia (x > x). przytakim podj{ciu r6Znice miedzy dwoma sposobami .9{|.zrtaczania stalych wewzorze JO sA niewielkie.PrzyjmujAc spos6b drugi otrz)alamy

or dla ,i = 0. l" : l. -:' dla obci4zei staryc4rycb (t0)lub kr 1 tc. = r', dla obciqze6 jednostroonie zmieonych (U)

^.i

odla),=),s,1*: !=rr ,stAd

(r2)

'22

, t=k", "=r" l ; ,

Waruoct bozpie@eistwa mo tutsj postst

&='-L#*Uwaleddiaj{c (6) otrzyhahy

&=,-V trSt4d przetr6j rdzeaia iruby

o,r 19*+r( i l "Poniewrd dla przetroju kolowego d- ,lr, {tedlics rdzc[ir 6ruby

a, , z l-L *o!.-*" (L \' .- v

",," k, \^. /

03)

(14)

(15)

(16)

0?)

5J- Srsby tcirLrle i rsinft

W przypadtu lieosiowcgo obcit;4i, sih 0, 6tubE oal"iy obliczac z wuuDkustetccaooici z uw"zglddenico

'g'n.nir. N&jprostsze wzory oblhzcoio*c dla tegopnypedtu obci4iirdia opartc s4 a& tzw. Detodzic wsp6lcaf,naika zordojszaj4cegoi sprowadzaje sip do {'arur.ku bczpicczefutwa w postrci:

K.M Pt -+_+

< k", 08)k" W ,l t i ,gdzio:

M - hatsymalny DoDcat z.gitr.jecy,

M:PJ,

w- wskafoik zginaDia przekroju rdzeoia 6ruby,

Wykorzystanie tego wzoru do bezpoiredniegoobliczania drednicy tuuby jest do66 klopotliwe(konieczna jest tu metode iteracji). DlateSo wpraktyce latwiej jest go stosowad jato warunekspmwdzajecy wdgdoie przy obliczaniu Krednicywykorzystuj4c metodg kolejnych przybli;i.Wsp6lc/ytrnil \ryboczetriowy moioa pr4jEowadwg nomy PN-76/B-03200, gdzie podano go wformie tablicy w funkcji sztywnoici

W obliczoniach mozna Ei ptzyj46 k, : k" (nakozysd pewnodci obliczei). Kozystaj4c z wzoru(18) dla przyjtej zgodnie z norm4 6ruby moinaokedli6 takie dopuszczalny z warunku wytrzyma-lofciowego q:/(d,l) w funkcji wysokosci pod-Doszeoia /godnie z (l). gdle 0 < a < a,.

Po oblic/eniu (rednicy rdzeoia lruby przyj-mujemy gwint trapezowy niesymetryczny wgPN 65/M-02019. Wytriary gwintu i nakretki wpi-sujemy do tabeli.

V = !: VAI wsp6lczynnik wyboczeoiowy, zale2ny od smukloici

RF. 15. Sche@1 podlollikaobcietoftgo iit? odchy'or4 od pionu o dcpaz@artry f,4t r,

D

Po przyjgciu wymiar6w gwintu iruby i nakr9tki sprawdzamy smuklodd iruby wg

24

gdzie:i promiei bezwladaoici

0e),1,

vrgdziel

J - moment bzwladnoici

, rii64

stQd

,=+.o Jeieli obliczone ,1 okre*la zatres, w tt6rym liczyliiEy irubg, obliczeoia na

wyboczenie lwaiaoy za, zakoldczorrc.

. Je2li ,1. okrc{la zakres przeciwny, Dalezy dla tego zakresu przeprowadzi6obticzenia z warutrku na wyboqzede.

6. Moment skrgcaj4cy 5rub9 przy podnoszeniu cigZaruSzczeg6lowe analiz, sil w obci{ionej irubie oraz pelny opis podaDo w [8].Na rys. 16 potazano schematycznie rozklad sil aa jredniej Sredaicy wspol-

pracy 6ruby z nakrptkl d" gdde

. D, +do,: - 2

H : e.rs(p,+t) ,gdzie,.

? - k4t pochylenia linii Srubowej gwiDiu,P skok gwintq

25

T7+p'

aH

v

P

rr d"

Ry& 16. Roztlad NiI m icdii.j StEdnicy wlpotEacy gwiltu jdby i lat e*i

p' pozorn! k4t t^rcla gwintu ftuby inakrtki

Il sila obrocaj4ca netr9tkp prrylo-ioda tra Sredniej tuedtricy 4

p'= a4g-L,.

cosp

gdzie:p k4t pochyleda sciadi

gwidtu (rys. 17).Moment skrgcajacy irubg w

podtroszenia cipiaru C

M":0,sed,. tEb'+y\

!o6oej

czasie

(20)Rys 17. Ket patyldia iddti !oi!.i gwirru

7. Sgawdzenie mprgief zrstepczlch w furbieScheoot obciQzenia iruby oraz toz*lsd naryirli w przekroju rdzcniapokazano !a fvs. 18.

sruba / nakretk

26

Ry!. 18. vykcr obcieiDds huby i rozu.d Daprid p rdz.niu

Naplinia tuiskajaEe

gdzic:

Nap&ienia skrecajece

-

nd?

M." ,=i ,

W : :::L'15

I

iI

gdzie:

wy

nNeprpiEnia grece

0l fltra_" W"

Podewai amplituda dian daprgireri w drubie jest minimalna, naprpieaiazastq@E

o": J lojif +i! s *.

8. Obliczenia nalrgtki

8.1 . WymrgrIr crll(owitr powklrr.htris zwojdw

z warlrl*u na docisk powieizcbiio-

o\

< ed"e.

s4d

F-> L.

tA Powirzcbnir wspdbrrcy jedDgo zwoju gwiDtr

F : +@"-D?).

t3, Obliczedoryr ilo6d zwoiiw mtrg&iFi. > :+.

(22)

RF. 19. Pletr6j przz 8*i!t 6tubr i lat4tti

28SL Cdtoritr wysoko6d oskr9tki

H, > i"P. Q'

Aby zapewni6 dobre prowadzenie tuuby w nak9tce FzyjmujedyIl, > (1+1,s)d. A6)

Zabudowa nakgtti w korposie powitrna zapewni6 je&oimiemy znak naprgitiw obszarze wspolpracy 6ruby i mtretki (rys. 20)-

RJr. 20. Zebudowa nerrdki w korputi.

Prry tym zalo2eniu oraz ptzyjpiu jednatowej podstdoici Sruby i datre&iEozoa zrcalizowai moiliwie r6wnomiemy rozklad nacisk6w na zwojach gwintu.

Ozna(zaj4c:kr jednostkowa podatnoji jruby,k, jedoostlo$a podatnoid nakelt i.

t l

D*l

Q1)

Przyjmujqc

otrzlmamy

29

(28)D'- l4F' 'E ' +D'-Vnr,

Srean4 A. lczymy z warunku na docisk powierzchniowy przyjmujQcpd", N 0,8 k"j.

Wysokoi6 kolnierza h* liczymy z waruaku na icinade.

9. Glowica podm6trika

Rys 21- Glo*ic& podmsnita

30Glowha w tym rozwi4zsoiu koD8trukoyjtryo podtroisil(s Ea sphi.6 na-

otpujepe zadania:. w @asie Facy podno6nita zodcjszyo t4cie mi$zy 3rub4 a olomootoo

podaoazoayu,o uoiez:lerli6 obr6r ftuby od podnoszoaego cigiaruPowyisze wyBaganie spldiaja pfFki glowicy potazane a rys.21.

9.1. OHk'rrie &edDicy dr dJ'tLi gdrejSrednica d, pt^ki g6mcj liczyEy z waruaku aa dooirk

oi < P'"'

gdzir.:

Pz"1 = ku

- )2r = .7 _ F..gdzki

F" - powierzchnia przetroju otworu aa wtrgt.

Qe',

(30)

9a Ouicz.de Forodt lvch 3retuic

d2 : (2_\sld,'tL = 0=r,5)db (31)da: Q-srt t ,

gdzie:dr oblbzotra ircdnic& z *'rrutrtu ar racisli

93 OHicr.lie promi.di trzyriD DllrteL &ricyPromiqi odkrztslcoooj powierohri przy wrpolpracy plytek

I

Q2)

31

(33)

Je{li material plytek jest idealnie sprpiysty, zgodnie z zaloieliem Hertza,naciski maksymalne sq proporcjotralde do twardosci pb.tek. W zwiezku z ty6moinmy przyjqi

2

lubptu * CEDHB [N/mm2], gdzie CEB x 2-3,

pn6 * CERIHRC [N/mm'z], gdzie: CERC -

20-30,(34)

IiB [daN/mm'z].

Promien zastgpczy wsp6lpracy kuli zczasz4 kulist{ obliczamy ze wzoru

(35)

Promied zast9pczy jest 10 promiei, jalipowinna miec kula przy wsp6lpracy zptaszczyzn4, aby przy dzialajecej sileodksztalcenia powieflchni styku mialyjeszcze charakter sprgiysty.

Wartosi togo promienia wynosi Rys. 2. wspdlp.ea pbtek glowi.y

att

": 42|j- (36)

Znaj4c r" z (36), naleZy przyj46 np. rb ^

zE wzot\t (35) obticzy6 promiei 12.

9.4. Obliczrni grubodci glowicy

Pttt glowicy taktujemy jako kolowo-symetryczn4 obciazon4 Da brzegu (traSrednicy da) rozloZonym obci?;eniem 0 i podpart4 na plt'tc o jrednicy dl (rys.23)- Konstrukcja glowicy pozwala z pewnym bldem (na korzySd pewnodciobliczed) przyjQd schemat obliczeniowy pokazary na rys- 24. Poniewa:i w drodkuplly r: 0 i na promioniu r : dal2 wystgpuje najwiksze oaplpzenia, zateE tratych 6redtricach obliczymy wymagan4 gruboSd plyty glowicy.

oRys. 23. Schdar glowicy R}{. 24. Sch.nat obliczaio*y glo{ica

Dla | = 0 grubo6i ptyty glowicy powinra wyDosid

si, >

o",=l tO:f ,

(3?)

(38)

Grubosd plyty glowicy

95. Obliczr.nie gnfioici plytek

Traktuj4c plytk g6m4 jak plyt kolowo-symetryczna obciQiotr4 jak na rys.25, obliczyny jej gmbos6 ze wzoru

si' > l;*4-q{- - t , 's\: E'ar(si, si).

,, r ifitr ol,.r"r*tr(t - u-1r. r]e)

-d,

I/8t -L\2l"+.0,62Q

Grubo6i: plytek 9, i 93warunku konstrukcyjnego.

Grubosd pbrtki g6rnejgz 2 0'Uz

Grubo6i: ply&i dolnej

przyjmujemy z

h > o,3d!.

9.6. Moment t rcir miQdry dytkrmi

Ryt 25. Sc!@at obciatsda pb/tti s66ej

Mr=,rQa. (40)

10. Mometrt calkowity potrrebny do podniesienia cigiat\ QMoment calkowity z uwzglgdnieniem tarcia migdzy lytkami qnosi

M": M, ' lMr

ll. Sprewoo6d 6ruby

(42)

pra.ca luLtttet.zaa : QP,pt^ca wlo'nna. : 2nM".

12, Obliczenia mecbaniznu zrpadkowegoNa rys. 26 pokazano mechaoim zapadkowy podnoSnika. Srednica d 6rubyprzyjmujemy zbliion4 do Kredr1icy gwidtu Sruby d. Dla &ednicy 4 dobieramypoprzocae wymiary wpustu bx, wg PN,/L{-85005 lub z tabtcy 18.Dlugoid wpustu liczymy z warunku tra docisk, a gdy powienchnie wspr -

pracujece z vrpustem se ulepszane cieplaig sprawdzamy dodatkowo z watuDku na6cinanie.

(41)

L,A = L_,

gdzie:1LL.

34Dlogoi6 wpustu ma zasaddiczy wplyw na wielko66 oechadiau zapadkowego

(na wymiar l). Aby zachowa6 wleiciwe proporcje, tralE:y je otreilid da podstawieistniej4cych rozwiazai konstrukcyjnych projektowaoego podnoinika. Kilka prry-klad6w rozwiQzai konstrukcyjtrych podano w Zal4cdiku niniejszcgo skryptu.

Rys. 26. Mehuizm apa.ltoay podno6nika

121. Oblicrair n?ustu

Dlugosi obliczedowa wpustu z waxunku na docisk

W przypadku utwardzatrych g.oiazd nalezy je dodatkowo sprawdzid na scinanie

.M.12 - ,

. 2M-|2 - : ; - ,

(43)

Edzk: z ilosi wpust6w.

(44)

3512.2. W}dirry koh z.prdkowgo

Szeroko66 tola

L: l+ b+(3 -:t 6l l ! (45)

Sredaice st6p 4 przyjmujemy Loostrukcyjdied,: r,6d.. (46)

Sredoica st6p z warunku oa rozrywanic powi!-oa wyaosid

JPAd,: , - - L+d.+h+21.. (47)- ti k,t

gdzie:Ii, : h-2s.'9. gubo66 widdek,l, luz migdzy piastq a wpustem, l" e 1 [l'm],

orietrtacyjna srartosd pspolczynnika spiQtrzenia traFgieri f : 1,5 +2,5.Srcdnica kola 11

dl :4+rr+(5+10) oo < 4. (48)

123. Obliczrni z{trk6w koh EpadkowegoPrzyjmujemy maks),maln4 liczbp z9b6w n : 6. Ptzy zaloinniu, 2e szerotoid

wrbu jest niwna grubodci zgbc oraz i gruboid kola jest r6wna dlugoici wpustu(g* : 4, moment qin j4cy z4b

M' : Y'h' //ord,+il\ \*''

Wysoko66 zebka z warunku oa zginaoie

-7^ )3L

h . -W r{^\

"' ' 48M !'-24'ft'd:k't '

z warur*u oa docisk

nacisk dopuszc?4ltrY

2M.h"2

- ,

pd.e N 0,8k.j.

(5D

12.4. Obliczeaie wyoirnt a i okrSledie poloieDis k6lkr zipadkowego

Przyjmuj4c k4t a : 60" obliczlmy odlegloi6 osi kolka zapadLoweso do osisworznia zapadki ze wzolu

zcost,

c

(s2)

Rys. 27. Szkic do wyzra.dda odleSloSci a

os syl!st!!zopadki

R's. 28. Sztlc pomocriczy do tetowego utalenia ti,tka zpdro*ego

),a

31W tratcie rysowonia przy kolErlych pr6bach ustslid tetose polorede k6tka

zepadkowcgo gwarantuj4c proste linie brzeg6w zapadki Przy innym ustawieduk6lka wzglgden zapadki bgdzie ona doda&owo

"inrna

125. Ror{.d sil nr widelkrcfPnyj?te oziaczgnleiP, sita &k! P. < 300 F.ll.

Calkowity nomeat M, bdzie r6*rrowerzony sil4 rgki na iamieniu L

Rys. 29. Szkic do oblidia sily !a lwomiu p, i c.ltoeitcj sit, p obci4iajffej eidelti

Sila obcie:ajQca sworzei

"-2M,

Wykonystd{c watunek r6wnowagi oblicz5rmy

(53)

,:,,{E-il;@ (54)

3812.6. Obliczrnie grubo6ci widdel

Grubodd widelek obti(zy4y z warunku na docisk powiezchdowyP

"= 1.) < p""0. (55)

Naciski dopuszczalne przyjmujemy jak w potqczniach sworzniowych pracuj4-cych w ruchu.

Ry8. 30 Schemat obciti.da eidElet

Wymiar I/ widlek przyjmujemy konstrukcyjdie2V: d"+2h"-4+Q+5) r l i t (s6)

,'-

Ry8. 3l Scl@at zqpqnh z podlladkami dystaosoeymi

Aby zapadka nie tarla cal4 po*'iorzchniQ o blachy widelek stosujemypodkladki plaskie oddzielaj4ce j4 od dch rys 31.

3913. Obliczenia sworaia

Srednicp sworzoia liczlmy z warunku Da zginaaie. Naprgzenia gaQce w

.":+,:#(+.;7.r,. (57)Edztsi

Naciski sprawdzamy:

a w olworze zapadki

(s8). w otwoze widelek

Rrs 12. Rozlbd sil M sworaiu

,to14. Korpus odlewany

Korpus odlewany bdziemy projektowad gl6woie plzy Fodukcji seryjnej lubmasowej. Minimalna grubo66 6cianek korpusu g, zale,y od gatutrku irliwa,sposobu odlewania i wynosi od 3 do 5 [mm]. Zde|y let od wielkoici odlewu.

P\

R'8. 33. Korpus odlewuy

4lW przypadku projektowaoego podnosnika moilra pnyj46 nastgpuj4c4 gruboj66cianki

e" ^,

(q01 -i- 0,02)Iir ,

grubo66 podstawy

guboid zbra

s, x 1,5 9",

s, : (0,6+t)s, ,

D, -

2(H h+ h+ he!+ II) rgus,

wysoko66 glowicy.

wysokoii iebra

H. < 5s".

ProjektujAc korpus odlewany naleZy zadbad o lagodne przejdcia klmLw&zi Ewzgldu tra powslajQce napreienia skurczowe Flodczas stygnipcia odlewu *rawp_dzie ltworzote ptzez pol4czenie irian m)eiy z.asrppowa6 priejiciem lukowym opromi.rcniu odpowiednio dobranym do grubo5ci jcian. Ostre krawpdzie lubprzejScia sA przyczyoe powstaoia jam lub plknic wywolaDycb eryrwarzaniem sigkrystalil6$. Optymaloe stosurli wymiar6w przejii podano w [l].

14.1. Obliczstrie $Tmirr6w korpusuPrzy obliczaniu wysotojci korpusu wychodzimy z z loaan4 iE 6rubapowinoa call.owicie mieicii si9 * korpusie i nie moie dotvlai poOfor" orzn

catlowicie wlrgcooej irubie. Lut po@idz]:iube a podlozem powinien wyoosil/, : (10+20) [mm].

,,. Przy wipkszych podnoinikach nalezy przewidziec ucho do przenoszenia.

Wymiary .r i b dostosowa6 do wymiar6w dloni

.

SrcdnicC.podstrwow4 D, obliczamy pny z lo2eoiu. ie sila e p.zyl('o'la do3i:1",

*" l4teo d, ore przechodzi poza obrys podsra'ry.

gdzie:(60)

42

Ryr 34. Sztic do oblicania wrDiabw korpulu

Szrokosd podstary , liczymy z waruaku oa docisk przyjrdujac, Ze podnosDikw czasie pracy spoczlrwa na podloZu o twardo{ci minimum drewna-

o (61)g&Le:

F, powierzchnia podstawy poddoitrika-

Jezeli szerokosi podstawyb > (4-s)s" (62)

nalezy ctosowa6 zebra uszt)'wdaj4ce podstawp w stosunku do &janki korpusu.Grubo66 Zebra de powiona byd wigksza od grubo6ci dcianti korpusu.

Wysoko{d wysepu ,, moiemy obliczyd z warunku na jcinaoie

oh, > ool .k, i . (6 j l

Powierzchnig pier6cienia ograniczonq irednicami D,- i D_ sprawdzamy z warun-ku na docisk powierzchniowy

-oo > o3e", (64)

43

15. tro4rus slrrw&ny

noIrelkosrubo

-

2ebro

po o sro wd

Rys 35. Korpur sFeuy

44I(orpus spawany bgdziemy projektowac dla plodukcji jednostkowej lub

maloseryjoej. Przy projektowaliu korpusu tralei stosowa6 znormalizowanelgjabrl!1ty: jaL rury, blachy itp. Rury bez szwu ftotlowe) przyjmowai wgPN-85/H-?4252. Jako material stosowa6 stal konstrukcyjna zwytii.l jatofi -

stls, sos, st3s, st4s.

, 916_I!e wlmrary nate'y ticzyt jak w przypadku korpusu odlewanego.Gruboii 6cia.oki rury noinj obliczyc z waruDku na docisk na powierzchni stvk-u zoalrtk4. Dopuszczalne oaciski pr,/yjmo$ac w stosuDlu do m;Eriafu o mlli;jszejtwardosci.

(65)

16. Obliczenia spreZyny zapadkiWarunkiem koniecznyo, aby przy zaloioDej (niewielkiej) sile g.tu dzialal

dechanim zapadkowy, lzn. aby zapadka przeskakiwata ,a*j {di :.rLpad_kowego, a nie oblacala k6lkieE jest spehienie aier6wno6ci

M"

45

P. jest sile, przy kt6rcj zapewnione jest dzialanie mechanizmu zapadkowego' gdyiruba obcie2oda jest sil4 g.r.

Wychodz4c z obliczonej sltry P,, ptzy wykorzystaniu schematu mechaDimuzapadkowego, obliczymy silg montaZow4 spr9zyny S,. Naleiy w tl1ll celuDarysowa6 w skali 1:1, lub lepiej 2:1, schemat zaplojekiowanego wcze6niejmechani-mu zapadkowego jak na rys. 36. Na rysuDku tlm przedstawionoustawienie k6lka zapadkowego w stosunku do zapadki v poczetkowej fazie jejunoszenia.

Rysunkowo wielkosci sil oie maje wplywu na koicowy wynik obliczefmoina je rysowad trcz zachowania skali sil NaloZy jed$k zadba6 o mozliwiedokladne zachowanie skali rysuaku mechaaizmu onz doLladne odczltaDiek4ta 6.Na schemacie zaloiono staly wsp6lczynnik tarcia U otM pominiQto tarcie nasworzniu zaPadki.ztaj4c P, oraz kat 6 obliczymy sile P'

(6e)P.cos6

Z warunlu r6wnowagi diwignr obliczymy

N' : ylz '

gdzkix, r x" ramiona dzialania sitr zrderzone na rys- 36.

s, : s+ ?:

T. : Rp: N'cos(So f lP.ZaIem

s : N, sia0. - p). (7r)Uwzglpdniaj4c tarcie na powieEchni bocznej palca zapadki, sila napipcia

wstppnego splpzyny

(70)

Q2)(73)

s, : N'[sin (p, - p) + pcos (1, - p)]. (7 4)

46

Rys. 36. Sche@t do obli@ia sptiilly @chuizEu apadkowcSo

MajQc schmat mechaoimu zapadkowego (rys. 36) moZemy zmierzy( wyso-koSd sprp2yny zmontowanej II,- ugigcie roboczn sprpty^y f, otaz ptzyj46 (rdnicpzewnQi''za4 D. z tth,i.y 2 dla Srednicy oawioigcia D i Srednicy drutu d dobieramysztyrvDo66 jednego zwoju sprpzyny

" : : f : tsd, ' 05)

tak aby wyst9pujQca w liqzniku sila P-* byla nieco wigksza od obliczonej silywstppnej S,. WysokoS6 sp!@yny maksymalnie obchZonej

H.b, = H*+1,

gdzie:i luz calkowity migdzy zwojami w sp$iyni obci4;onej

L : e(z - l )

e lv aigdzy dwoma zwojami sp&Zytry obcieZodej

(76)

(77)

e : (o,t _o,2) d. (78)

Poniewai ztramy strzauQ ugi9cia r, moiemy obliczy6

H* : E^-L

St4d

E&" : (z -0,s)d+e(z-t)Calkowita ilo(t zwoj6w sprgiytry

H''"+O,5d+e

47

Qe\

(80)

(81)d+elub

H^-L+O,sd+e (82)d+eDl& eprgZyn zwijanych tra ziEao (dla d