PKM - Projekt - Prasa introligatorska z napędzaną nakrętką PDF

Preview

Summary

Projekt z przedmiotu Podstawy Konstrukcji Maszyn: Projekt Prasy Introligatorskiej
z napędzaną nakrętką...

Description

POLITECHNIKA POZNAŃSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY Podstawy Konstrukcji Maszyn Temat D

Projekt Prasy Introligatorskiej z napędzaną nakrętką

Studia stacjonarne Rok II, Semestr III Rok akademicki 2018 / 2019

PROJEKT PRASY INTROLIGATORSKIEJ Z NAPĘDZANĄ NAKRĘTKĄ Założenia projektowe

Prasa została zaprojektowana dla wysokości podnoszenia H=305mm oraz siły Q=23 000 N. Przy takich parametrach zaproponowano przeznaczenie jej do użytku przy formatach A4 oraz mniejszych. Napędzana nakrętka wykonuje ruch obrotowy, który można jej nadać posługując się jej ramionami, wystarczającymi długością do wygodnego uchwytu. Nakrętka nie ma możliwości przesuwu, ponieważ jest zablokowana od strony górnej i dolnej prowadnicami z osadzonymi łożyskami. Śruba przesuwa się w kierunku górnym lub dolnym, dociskając lub podnosząc belkę dociskową. Zastosowanie zaproponowanego kształtu korony, będącej zarazem belką dociskową, zapewnia zabezpieczenie śruby przed obrotem. Przyjęta siła pracownika wymagana do obsługiwania prasy wynosi 150N.

OBLICZENIA Dane:

1. Obliczenia średnicy rdzenia d3.

Q = 23kN

H = 305mm

Wyniki:

W projektowanej prasie śruba będzie ulegała ściskaniu, zatem średnicę rdzenia obliczono z wzoru na podstawie warunku na ściskanie.

√

d 3=

4

2

64∗Q∗lw ∗x wyb π 3∗E lw =μ∗l

l=H +H k + H ł + H pr + H n Gdzie kolejne wartości H oznaczają wysokości: podnoszenia, zagłębienia w koronie, łożysk, prowadnic oraz nakrętki.

l=305+20+ 2∗15 + 87 + 66 [ mm ]

µ = 0,7

Ze względu na charakter utwierdzenia śruby dobrano współczynnik µ = 0,7. Śruba jest utwierdzona trwale do korony, a w nakrętce utwierdzona jest przegubowo.

lw =508∗0,7[ mm] xwyb = 3,2

E = 21GPa

Przyjęto materiał na śrubę: stal E295, dla której moduł Younga wynosi 21GPa.

√

D1=19,2

mm

d2=D2= =22,394mm

Ph=5mm �r=30°

l w =355,6 mm

Przyjęty współczynnik bezpieczeństwa na wyboczenie dobrano z zakresu dla pras.

d 3= 4 d=D= 24mm

l=508 mm

64∗23000∗355,6 2∗3,2 π 3∗21∗10 4

Przyjmuję gwint trapezowy metryczny dla normy DIN 103, Tr24x5.

d 3=17,3911 mm

d3=17,5mm

2. Obliczenie smukłości śruby.

l w=355,6 mm d3=17,5mm

�gr=90

ς0

=355MPa

ς1

=0,62MPa

λ=

lw 0,25∗d 3

λ=

355,6 0,25∗17,5

3. Obliczenia naprężeń krytycznyc hi rzeczywist e.

λ=81,29

ς gr=304,6 MPa ς c =95,6 MPa

Smukłość graniczna dla zastosowa nej stali wynosi 90, zatem dalsze obliczenia przeprowa dzono dla wzorów TetmajeraJasińskieg o.

ς gr=ς0− ς1∗λ ς gr =355 −0,62∗81,28[ M

ς c=

Q O = A c π∗d 3 2 4

ς c=

23000 2 π ¿ 17,5 4

4. Sprawdzen ie

rzeczywist ego współczyn nika bezpieczeń stwa na wyboczeni e.

X wyb=

λ=81,28

ς kr ςc

ς gr =304,6 MPa

304,6 X wyb = 95,6 Otrzymana wartość rzeczywist ego współczyn nika bezpieczeń stwa na wyboczeni e jest w przybliżeni u równa wartości przyjętej przy obliczeniac h średnicy rdzenia śruby. Jest on mniejszy o 0,01, czyli 0,3%.

ς c =95,6 MPa

X wyb=3,19

' ρ =11,31 ° 5. Obliczenia kąta pochylenia linii

śrubowej.

γ =arctg

( )

γ =arctg

5 ( π∗21,394 )

Ph=5mm

d2=22,394 mm

PH π∗d 2

γ =4,73°

6. Obliczenia pozornego kąta tarcia. �r=30°

'

ρ =arctg

( cosμα ) r

µ=0,16

Ze względu na rzadkie użytkowanie prasy przyjęto współczynnik µ = 0,16.

ρ' =arctg

'

ρ =11,31 °

( cos0,1630 )

7. Sprawdzenie warunku samohamowności. '

ρ ≥γ

11,31 °≥ 4,73 ° Q=23kN

d2=22,394 mm

Warunek został spełniony. Występuje zjawisko samohamowności. 8. Wyznaczenie sprawności gwintu.

γ =4,73°

η=

Lu Q∗ π∗ d s∗tgγ = Lw Q∗ π∗ d s∗tg (γ + ρ' )

η=

tgγ tg (γ + ρ ')

η=

tg(4,73 °) tg (4,73° +11,31 °)

9. Obliczenie momentu tarcia w gwincie.

M s=0,5∗Q∗d 2∗tg(γ + ρ ' ) M s=0,5∗23000∗22,394∗tg (4,73 °+11,31 °)

η=28,92%

M s=63,33 kNmm

ks=90MPa d3=17,5mm

10. Sprawdzenie kryterium naprężeń skręcających.

τ s=

M s=63,33 kN

τ s=

τ s=

Ms ≤k (k ) W o s sj Ms Ms = 3 Wo d π 3 16

τ s=60,18 MPa

63330 17,53 π 16

τ s≤ k s 11. Suma momentów tarcia. W dobranych łożyskach kulkowych wzdłużnych jednokierunkowych, których średnica wewnętrzna wynosi 25mm, a współczynnika tarcia μ=0,0013 występują tarcia.

∑ M T =M T =T∗r t =

∑ MT= M s=63,33 kN

∑ M T =373,75 N

μ∗Q∗d ł 2 0,0013∗23000∗25 2

M CN =63703,75 N

12. Całkowity moment napędowy.

∑ M T =373,

M CN =M s + ∑ M T

τ s=60,18 MP

M CN =63330+373,75

ς c =95,6 MPa

k r =170 MPa

13. Obliczenie naprężeń zastępczych.

σ z=112,96 MPa

σ z=√ ς c + 3∗τ s ≤ k r 2

2

σ z=√ ( 95,6 ) + (60,18 ) 2

σ z ≤ kr

2

Q=23kN

14. Obliczenie wysokości nakrętki.

d2=22,394

H≥

mm D1=19,2

mm

pdop=12Mpa

4∗Q∗P H π∗ ( d 2 −D 1)∗p dop. 2

2

Dobrano materiał nakrętki: brąz B10 oraz gwint Tr24x5 ( z normy DIN103).

Ph=5mm

Hn≥

4∗ 23000∗5 [ mm] 2 2 π∗( 24 ❑ −19,2❑) ∗12 H n ≥ 58,8439 mm

Przyjęto wysokość nakrętki tak, by zapewnić utrzymanie śruby w kierunku pionowym. 15. Obliczenie ilości zwojów zewnętrznych.

z=

Hn PH

z=

59 5

z=11,8 ≈ 12 z ≤ 12 Q=23kN D= 24mm pdop=12Mpa

Został spełniony warunek maksymalnej ilości zwojów. 16. Obliczenie średnicy zewnętrznej nakrętki.

p=

Q 2 π∗( D −D ) 4

D zew ≥

D zew ≥

2 zew

√ √

≤ p dop.

4∗Q 2 +D π∗pdop . 4∗23000 2 +24 [ mm] π∗12

D zew ≥54,92 mm

H n=59 mm

z=12

D zew =59 mm

n=20

obr min

Q=23kN Łożysko: d=25mm D=47mm C=28kN C0=50,5kN

17. Obliczenia parametrów dla łożysk. Dobrano parę łożysk kulkowych wzdłużnych jednokierunkowych z katalogu Motion & Control NSK. Ponieważ liczba obrotów od punktu najwyższego do najniższego prasy – o 305 mm wynosi 61 obrotów (305/5), przyjęto liczbę obrotów na minutę około 33% tej wartości -20 obrotów na minutę. Przyjęta wartość L h wynosi 4000h, ze względu na rzadkie używanie urządzenia.

Lh=

( )

16660 C rz ∗ n Q

Crz =Q∗

√

3

q

Lh∗n 16660

√

3 Crz =23000∗ 4000∗20 16666

Crz...