1.0.Założenia ogólne i schemat urządzenia.
Zaprojektować prasę do gięcia rur o średnicy 30mm , dla której promień gięcia będzie wynosił 100 mm. Schemat projektowanego urządzenia przedstawia rysunek 1.
=100 mm
=30mm
Re=400MPa
=24mm
=200mm
2.0.Obliczenia siły potrzebnej do zgięcia rury.
Dla wstępnych obliczeń musimy przyjąć, że prasa będzie przeznaczona do gięcia rur stalowych ze stali typu St3 dla której =400 MPa. Dla celów konstrukcyjnych przyjmuje się, że aby mogło nastąpić wygięcie rury musi ona być podparta w dwóch miejscach w odległości, którą opisuje zależność:
gdzie:
– minimalna odległość między podporami;
– średnica zewnętrzna rury;
Jak widać z założeń konstrukcyjnych prasa przeznaczona jest do gięcia rur stalowych ze stali konstrukcyjnych St3 o średnicy 30mm.. Do obliczeń przyjmujemy rury o średniej grubości ścianki =3mm. Przystępujemy do wyznaczenia siły potrzebnej do wygięcia rury o średnicy 30mm. Minimalną siłę potrzebną do wygięcia rury wyznaczam z warunków wytrzymałości belki na zginanie:
Obliczam minimalną odległość między podporami:
mm
-2-
Dla pewności lekkiego zginania, swobody konstrukcyjnej przyjmujemy = 200mm.
Aby wyznaczyć siłę potrzebną do zgięcia rury musimy sprawdzić belkę na zginanie ze wzoru: , ale przyjmuje ,ponieważ uważam ze poprzedni warunek jest niewystarczający.
– naprężenia normalne zginające;
– maksymalny moment zginający belkę;
– wskaźnik wytrzymałości przekroju poprzecznego na zginanie;
– granica plastyczności dla materiału belki;
Dla przekroju poprzecznego belki przedstawionego jak na rysunku (przekrój rurowy) wartość współczynnika wynosi:
Maksymalny moment zginający według rys.2. jest równy:
Dla uzyskania wszystkich wartości potrzebnych do wyznaczenia siły dobieram granice plastyczności, która dla stali St3 wynosi =400 MPa.
Podstawiając do wzoru ogólnego otrzymujemy:
-3-
Podstawiając dane do wymienionego wyżej wzoru otrzymujemy:
N=12,752 kN
Stal St3
=400 MPa
=3mm
=12,7kN
3.0. Obliczenia śruby.
3.1.Obliczenia średnicy rdzenia śruby.
Do przeprowadzenia wstępnych obliczeń musimy przyjąć materiał z jakiego śruba będzie wykonana. Tak więc. na materiał śruby przyjmujemy stal konstrukcyjną ST3, średnicę rdzenia śruby obliczamy ze wzoru :
Po podstawieniu danych otrzymujemy:
Po obliczeniu średnicy rdzenia śruby =10,3mm dobieram gwint trapezowy o symbolu Tr 20 x 4 dla której =15,5mm, =4, ==18mm, =20mm, , =16mm.
Wybieram gwint o większej średnicy rdzenia w celu dobrego prowadzenia w nakrętce oraz zachowania wyższego bezpieczeństwa mechanizmu. Przyjolem gwint trapezowy symetryczny , ponieważ jest on prostszy w wykonaniu i jest popularny wiec łatwo zdobyć narzędzia do jego wykonania .
TR20x4
=15,5mm
=4
==18mm
=20mm
=16mm
4.0.Obliczam parametry gwintu.
Kąt pochylenia linii śrubowej wyznaczamy ze wzoru:
arctg
Zatem podstawiając do wzoru:
arctgarctgarctg 0,08=
Pozorny kąt tarcia zależy od współczynnika tarcia, a dla skojarzonych przez nas materiałów śruby stal st3 oraz w tym momencie przyjmujemy materiał nakrętki brąz cynowo-ołowiowy BA1032 współczynnik tarcia między tymi materiałami wynosi =0,16.
Tak więc, pozorny kąt tarcia ς’ wyznaczamy ze wzoru:
=arctg
Podstawiając do wzoru otrzymujemy:
=arctgarctgarctg 0,1656=
-5-
Jak widać z obliczeń spełniony jest warunek samohamowności opisujący zależność:
<
5.0.Sprawdzenie śruby na wyboczenie.
Konstruowana przez nas śruba o wiele większą długość w stosunku do grubości, dlatego podlegać będzie ona w czasie pracy wyginaniu, dlatego musimy ją sprawdzić ze względu na wyboczenie.
Obliczenie smukłości pręta śruby sprawdzam ze wzoru:
długość obliczeniowa pręta [m];
-promień bezwładności pręta [m];
...
waldko75