Proračun vijčane preše

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE Zavod za konstruiranje Katedra za elemente strojeva i konstrukcija

ELEMENTI KONSTRUKCIJA I

PRORAČUN VIJČANE PREŠE

Matija Malacko 2-konstr-1 0035162879

VIJČANA PREŠA Potrebno je proračunati i konstrukcijski oblikovati ručnu vijčanu prešu s normalnim trapeznim dvovojnim navojem. Osnovni dijelovi preše su: vreteno, vodilica vretena (matica), glava, kolo i postolje. Materijal vretena je čelik, matice bronca P.CuSn12, glave čelik Č0645, kola čelični lijev ČL 0300, a postolja sivi lijev SL 25.

Podaci: Širina rebra - b=145 mm Dužina rebra - a=155 mm Debljina rebra - t=25 mm Tlačna sila - F = 13000 N Visina - l = 280 mm Materijal vretena - Č 0460 Opterećenje - istosmjerno promjenjivo Ručna sila - FR = 250 N

List 1

List 2 1. DIMENZIONIRANJE VRETENA S NORMALNIM DVOVOJNIM TRAPEZNIM NAVOJEM FK – sila izvijanja [N] S – sigurnost protiv izvijanja (8 do 10) F – tlačna sila na vreteno [N] E – modul elastičnosti [N/mm2] Imin-najmanji aksijalni moment tromosti [mm4] l0 – slobodna duljina izvijanja [mm] d3 - promjer jezgre vretena [mm] d – nazivni promjer vretena [mm] d2 – srednji promjer vretena [mm] Ph – uspon navoja [mm] P – korak navoja [mm]

l0 = 2l l0 = 2280 l0 = 560 mm

l0 = 560 mm

S=9

Imin =

d34   254    64 64

Imin = 17704 mm4

Imin =17704 mm4

d3 

4

64  F  S  l 02  E 3

Fk  S  F   2 

4

64  13000  9  5602  25 mm 210000   3

E  Imin  117005 N l 02

-odabrani najbliži normalni dvovojni trapezni navoj za d3 = 25 mm iz Bojana Krauta , STROJARSKI PRIRUČNIK JE: Tr 32x12 (P 6)

d3 = 25 mm

Fk  117005 N

List 3 1.1 KONTROLA NAPREZANJA: - Vreteno preše složeno je opterećeno na tlak i torziju pa se računa reducirano naprezanje koje mora biti manje od dopuštenog. Tlačno naprezanje:  - tlačno naprezanje vretena [N/mm2] F - tlačna sila [N] Aj – presjek jezgre vretena [mm2]



F 13000  Aj 511

 =25 N/mm2

 = 25 N/ mm2 Torzijsko naprezanje: t - torzijsko naprezanje vretena [N/mm2] T – torzijski moment navoja vretena [Nmm] Wp - polarni moment otpora [mm3]  - kut uspona [ o] ' – korigirani kut trenja [ o]  = 0.1 – faktor trenja za čelik – broncu  - kut profila navoja [ o] t an 

Ph 12  d2   29  

8 8

,  6 tan  , 

 0.1  cos  cos15 

,  6

 > '  navoj nije samokočan

d T = F  2  tan   ,  2

T = 13000 

29  t an 8  6 2

List 4 T = 44965 Nmm

T = 44965 Nmm Wp 

  d33 16



  253 16

Wp = 2890 mm3

W p = 2890 mm3 t =

T 44965  Wp 2890

t = 16 N/mm2

t = 16 N/mm2 Reducirano naprezanje: red – reducirano naprezanje [N/mm2] dop – dopušteno naprezanje [N/mm2] DI = 125 N/mm2 istosmjerno promjenjiva trajna čvrstoća Spotr = 2 –potrebna sigurnost

dop = 63 N/mm2

dop = DI /Spotr

dop = 63 N/mm2 red =39 N/mm2

 red   2  3   t 2   dop

 red  252  3  162  39 N / mm2   dop

1.2 SIGURNOST U ODNOSU PREMA NAPREZANJU NA IZVIJANJE K

List 5

 - faktor vitkosti i – polumjer tromosti [mm]

 

4  l 0 4  560   91 d3 25

 = 91

 = 91 Kako je  >0 uz 0 = 91 za Č0460 postoji elastično izvijanje, a proračun se vrši prema Euleru:

k 

2 E 

2

 248 N/ mm2

k =248 N/mm2

Sigurnost protiv izvijanja: S

k 248   red 39

S 6

S 6

2. KONTROLA DODIRNOG PRITISKA U MATICI Radi dobrog voĎenja vretena u matici za konzolne vijčane preše, visina matice treba iznosit: m  2,5d = 2,5  32  80 mm

m  80mm

p – pritisak bokova navoja [N/mm2] m – nosiva visina matice [mm] H1 – nosiva dubina navoja [mm] pdop = 2 do 7 N/mm2 – dopušteni dodirni pritisak H1  2,5 p

FP  pdop m  d2  H1  

p=

13000  6  4  pdop 80  29    2,5

p = 4 N/mm2

3. PROMJER KOLA D PREMA ZADANOJ RUČNOJ SILI

List 6

FR – ručna sila [N] D – promjer kola [mm] T – torzijski moment navoja vretena [Nmm]

D

2 T 2  44965   360 FR 250

D = 400 mm

Prema HRN M.C7.310 odabrao D = 400 mm

4. KONTROLA NAPREZANJA U STUPU POSTOLJA (presjek A-A)

Položaj težišta:

xs 

a  t b2 155  25 1452  155  145   2 2  2 2 ab 155  145

ab 

xs  116 mm

xs  116 mm

Naprezanja u stupu:

List 7

Savijanje e1 = 41,5 mm e2 = 43,5 mm x1 = 54 mm

s1,2 – savojno naprezanje [N/mm2] M – moment savijanja [Nmm] Wy1,2 – aksijalni moment otpora [mm3] Iy – aksijalni moment tromosti [mm4] Iy 

a t 3 t  b3  e12  t  a   e22  t  b 12 12

Iy  20086250 mm4 m 80    M  F  L  F   l    13000   280    3120000 Nmm 2 2  

M = 3120000

Iy

20086250 Wy 1    173157 mm3 xs 116 Wy 2 

 s1 

Iy x1



Nmm

20086250  371968 54

Wy1 =173157 mm3

M 3120000   18 N/ mm2 Wy 1 173157

 s2 

Iy  20086250 mm4

Wy2 =371968 mm3

s1 =18 N/mm2

M  8 N/ mm2 Wy 2

s2 =8 N/mm

Vlak  - vlačno naprezanje [N/mm2] dop-63 N/mm2 za SL 25 F – sila u vretenu [N] A – presjek stupa postolja [mm2]

A = t  b  a  25  145  155  7500 mm

2

 

F 13000   2 N/ mm2 A 7500

  2 N/ mm2

Ukupno naprezanje:

List 8

 uk1   s1     dop

 uk 1  20   dop

 uk 2   s 2     dop

 uk 2  10   dop

Napomena: izmjere u mm, naprezanja u N/mm2

 uk 1  20   dop  uk 2  10   dop 2