Presa Cu Doua Coloane
-
Upload
eu-si-atat -
Category
Documents
-
view
267 -
download
14
description
Transcript of Presa Cu Doua Coloane
-
Universitatea Valahia TargovisteFacultatea Stiinta si Ingineria Materialelor
PRESA CU DOUA COLOANE
ndrumtor Student
-
2004-2005
Tema:
S se proiecteze o pres cu dou coloane pentru o sarcin
maxim F=28000 N i o curs maxim H=410 mm.
Caracteristici tehnice:
tonaj: F=28000 N;
cursa: H=410 mm.
2
-
Cuprins:
I. Caracterizarea transmisiei urub-piuli.
II. Proiectarea urubului.
II 1. Precizarea solicitrilor i a formelor de deteriorare posibile.
II 2. Alegerea materialelor pentru cupla urub-piuli.
II3.Predimensionarea filetului.Alegerea tipului de filet i a dimensiunilor
standardizate.
II 4. Verificarea condiiei de autofrnare.
II 5. Verificarea la flambaj.
II 6. Determinarea nr. de spire in contact.
II 7. Verificarea spirei filetului.
II 8. Verificarea preliminar a poriunii filetate a urubului la solicitarea compus.
II 9. Proiectarea celui de-al 2-lea reazem al urubului.
II 10. Definitivarea constructiv i verificarea final a urubului.
IV.Proiectarea sistemului de acionare.
IV 1. Alegerea sistemului de acionare.
IV 2. Proiectarea la scar a sistemului de acionare.
IV 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub.
V. Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forei de ctre piuli.
V 1. Precizarea solicitrilor.
V 2. Dimensionarea piuliei.
V 3. Proiectarea sistemului de blocare al piuliei.
VI. Proiectarea corpului.
VI 1. Proiectarea coloanelor.
VI 2. Proiectarea corpului presei cu dou coloane.
VII. Evaluarea randamentului transmisiei.
3
-
I. Caracterizarea transmisiei urub-piuli
Transmisia urub-piuli, alctuit dintr-un urub i o piuli aflate in micare relativ
in timpul functionrii, realizeaz transmiterea i transformarea micarii i a forei.
Modul de micare:
piulia se afl n micare de translaie;
surubul se afla in miscare de rotatie i de translaie.
1-urub a-lagr axial2-piuli 3-corp4-element de lucru ( platou )5-prghie
II. Proiectarea urubului
II.1. Precizarea solicitrilor i a formelor de deteriorare posibile
Dimensiunile cuplei urub-piuli - deci ale celor dou filete in contact sunt
determinate pentru urmtoarele:
4
-
rezistena corpului ( tijei ) urubului la solicitrile compuse i la flambaj (pentru suruburi supuse la compresiune); pentru ca diametrul corpului urubului este
egal cu diametrul interior al filetului acestuia.
rezistena spirelor filetului urubului i al piuliei; spirele se pot distruge prin
uzare sau rupere. Ruperea spirelor poate avea loc ca urmare a solicitrilor de
ncovoiere i forfecare la piciorul filetului.
II.2. Alegerea materialelor pentru cupla urub-piulit
Pentru a asigura rezistena la uzare i un coeficient de frecare redus se utilizeaz un
cuplu de materiale cu bune proprieti antifriciune.
ntruct solicitrile corpului urubului sunt relativ mari materialul acestuia este de
regul oelul.
Voi executa urubul din oel laminat de uz general: OL50, iar piulia din font
cenuie cu grafit lamelar: FC300. Prezena grafitului sub form lamelar confer bune proprieti antifriciune.
II.3. Predimensionarea filetului. Alegerea tipului de filet i a dimensiunilor standardizate
Alegerea tipului de filet se face in funcie de:
caracterul sarcinii ( constanta, variabila etc.);
mrimea sarcinii ( mic, mare );
direcia i sensul sarcinii;
destinaia i condiiile de lucru;
randamentul dorit.
Tipul de filet ales este filetul trapezoidal pentru ca are o bun rezisten i rigiditate,
randament cu circa 4-5% mai mic dect al filetului ptrat, permite eliminarea jocului
5
-
axial rezultat in urma uzrii prin utilizarea unei piulie secionate ; poate transmite
sarcini mari, variabile, n ambele sensuri.
Figura de mai jos prezint profilele nominale ale filetului trapezoidal standardizat.
Predimensionarea filetului
Dimensiunile filetului trebuie s corespund simultan urmtoarelor cerine:
rezistena corpului urubului la solicitarea compus: compresiune ( sau traciune )
i rsucire ( solicitarea de ncovoiere trebuie eliminat pe ct posibil );
rezistena spirelor la strivire ( uzare );
rezistena spirelor la solicitarea compus de ncovoiere i forfecare;
daca urubul este solicitat la compresiune s nu flambeze;
s asigure condiia de autofrnare.
Predimensionarea la solicitarea compus se face la compresiune ( sau la traciune )
pe baza unei fore de calcul Fc= F, F fiind fora care actioneaz asupra urubului,
6
-
iar ( >1 ) factor de majorare a forei F pentru a considera i solicitarea la rsucire.
Valoarea lui se ia dintr-un tabel, iar n cazul presei poate fi cuprins ntre
1,27 i 1,32. Voi lua pe =1,3.
Fc=1,3 28000=34600; Fc=36400 N
Anec=a
cF
= 42
3d
a
F =
a=cCc
a - tensiunea admisibil la compresiune( traciune ) c - limita de curgere Cc - coeficient de curgered3 - diametrul interior al filetului urubului
a= ( 0,25 0,4 ) c - pentru d330mm.
Dintr-un tabel, pentru tipul de material ales: OL50 avem: c = 270 290 MPa.
Am ales c = 285 MPa.
a=0.28 285 = 79.8 MPa
d3=a
FC
4= mm099.24778.580
698.250145600
8.7914159.3364004
===
;
d3=24.0999 mm
Din Anexa am ales filetul trapezoidal cu urmtoarele caracteristici:
-diametrul nominal al filetului d =28.000 mm;-pasul p=3 mm;
7
-
-diametrul nominal mediu d2=D2=26.500 mm;
-diametrul nominal exterior al filetului interior D 4 =28.500 mm;
-diametrul nominal interior al filetului exterior d 3 =24.500 mm;
-diametrul nominal interior al filetului interior D 1 =25.000 mm.
II.4. Verificarea condiiei de autofrnare
n cazul construciilor cu uruburi de micare apare ca cerin asigurarea autofrnrii.
La sistemele acionate manual este preferabil ca autofrnarea s se realizeze direct
de ctre filet. Filetul asigur autofrnarea atunci cnd unghiul de nclinare al filetului,
, este mai mic dect unghiul de frecare redus, :
unde:
tg = 2d
p
in care:
- reprezinta unghiul profilului filetului. Pentru filetul trapezoidal, = 300. - coeficientul de frecare ce depinde de cuplul de materiale, de calitatea i starea de ungere a suprafeelor.
p - pasul filetului urubului
d2 - diametrul nominal mediu al filetului
tg = 2d
p = 036035.05.2614159.3
3=
= arctg 0.036035 = 4,57 ;
= 2.063
Din tabel pentru cuplul de materiale oel pe font coeficientul de frecare,
= 0,08...0,20.
= 0,12
8
-
tg = 2
cos
'
=
tg = 2
cos
'
=
=1242,0
15cos12,0
230cos
12,0==
=arctg 0,1242 = 7,079 ;
=7,08
Deci, .
II.5. Verificarea la flambaj
Pentru a efectua aceast verificare trebuie stabilit:
- caracterul rezemrilor urubului;
- seciunea de calcul.
L= ( 1,35 1,45 )H
unde : lf= 22 L lungimea de
flambaj H cursa de realizat
L= 1.4
574410 =; L=574 mm
Se calculeaz coeficientul de zveltee i se determin tipul flambajului:
9
-
= minil f
A= 4
23d
imin= A
Imin Imin=64
43d
A= 434.4714
739.18854
25.60014159,34
25.24==
= mm2; A=471.434 mm2
Imin= 173.1768664
062.36030014159.364
45.24=
= mm4; Imin=17686.173 mm4
imin= 1249.65156.37434.471173.17686
== mm; imin=6.1249 mm
unde :
A aria seciunii urubului ;
Imin ineria minim ;
imin raza de inerie minim .
= 266.66125.6
879.405125.6
57422
==
; =66.266
Valoarea limit a coeficientului de zveltee, 0 se gsete tabelat n funcie de materialul ales pentru cupla urub-piuli.
Din Anexa vom vom avea pentru OL50 STAS 500/2-80 890 =
0=89
< 0 flambajul este plasticFf = f A cu f= a- b
unde: Ff - forta de flambaj
10
-
f - tensiunea de flambaj
a, b - coeficieni de flambaj
Din acelai tabel din care am ales pe 0 ,am gsit i valorile lui a i b.
a=335b=1,62
f = 335 - 1,62 . 66.266 = 227.649; f=227.649 MPa
Ff = 227.649 471.434 = 107321.478; Ff=107321.478 N
Coeficientul de siguran la solicitarea de flambaj se calculeaz astfel:
Cf= 8329.328000
478.107321==
FfF ; Cf=3.8329
Cf=3 5 ceea ce nseamn c piesa nu se va deforma plastic.
II 6. Determinarea nr. de spire n contact
z=asDd
F
)212(
4
Din tabelul cu valorile orientative ale presiunii admisibile de strivire ntre spire:
presiunea admisibil pentru cuplul de materiale oel pe font 15...5=as MPa i
am ales as=10 MPa.
z= ( ) 23424.22627.124828000
106257847853.028000
10)225228(4
14159,328000
==
=
;
z= 23 spire
11
-
II 7. Verificarea spirei filetului
pentru urub
Solicitarea la ncovoiere
i=W
ilZF
WiM
=li= ca
iH +2
Pentru filetul trapezoidal interior avem: Hi = 0,5P = 35.0 = 1.5 ; Hi=1.5 mm -pentru P = 2 - 5 mm ac=0.25 mm
unde : Mi - moment ncovoietor
W - modul de rezisten
li - lungimea de ncovoiere
Hi - nlimea filetului trapezoidal
li= 125.025.1
=+ ; li=1 mm
W=6
2)01522
(3 tgilPd +
W= 31712.536
2)2679.01223(5.2414159.3
mm=+ ;
W=53.1712 mm3
i= MPa8956.221712.53
123
28000
=
;
i=22.8956 MPa
12
-
Solicitarea la forfecare
f=Azk
Fm
A= 20 7009.156)1525.1(5.2414159.3)01522
(3 mmtgtgilPd =+=+ ;
A=156.7009 mm2
Coeficientul de corec ie km=0,55 0,75 km=0,65
f= MPa9521.117009.156
2365.028000
= ; f=11.9521 MPa
Tensiunea echivalent se calculeaz cu teoria a III-a de echivalen:
ech= MPafi 1001.3329521.11428956.22242 =+=+ ;
ech=33.1001 MPa
33,1331,2
280
cCc
a ==
= ; a=133,33 MPa
unde: Cc=1,5 3(4) Cc=2,1
c =280 MPa ( din tabel )
ech a 33.1001
-
i=W
ilZF
WiM
== MPa6822.198522.61
3913.1217= ; i=19.6822 MPa
Solicitarea la forfecare
f=Azk
Fm
A= 20 2848.182)1525.1(5.2814159.3)01522
(4 mmtgtgilPD =+=+ ;
A=182.2848 mm2
Coeficientul de corec ie km=0,55 0,75 km=0,6
f= MPa1308.112848.182
236.028000
= ; f=11.1308 MPa
ech= MPa7147.2921308.11426822.19 =+ ; ech=29.7147 MPa
ech a 29.7147
-
M12 = 28000 )08,7603.2(25.26
+ tg =63302.9029Nmm;
M12= 63302.9029 Nmm
MPad
F 3931.59
4
25.2414159.3
28000
4
23
=
=
=
; = 59.3931 MPa
MPadM
922.21
16
35.2414159.3
9029.63302
16
3312
=
=
= ; = 21.922 MPa
ech= Mpa823.732922.21423931.59242 =+=+ ; ech= 73.823 MPa
a= 3,1331,2280
==
cCc ; a=133,3 MPa
unde: Cc=1,5 3 Cc= 2,1
c= 280 MPa
Observam ca ech< a.
Surubul va rezista la solicitarea compusa
II 9. Proiectarea celui de-al 2-lea reazem al urubului
Cel de-al doilea reazem este un lagr axial.
In acest caz insurubarea trebuie sa fie posibila pe la celalalt capat al surubului, intrucat diametrul Dc este mai mare decat interiorul filetului.Dg corespunde dimensiunii D a gaurii de centrare.
15
-
Alegem din Anexa A8 gaura de centrare cu urmatoarele caracteristici:
d=1mmlmin=2 mmD=5mm
Se determina diametrul Dc minim necesar din solicitarea de contact:
( );4
22'1gc
asnec DD
FA == pi
rezulta Dc si apoi prin estimarea tesiturii rezulta Dc.
F=28000Nas =35Mpa
Dg=D=5mm mmDc 33' =
( )22' 54
14159.335
28000= cD
Luam consturctiv ='cD 38 mm.
Dupa estimarea constructiva a tesiturilor vom avea Dc=40 mm
Pentru filet se alege degajarea standardizata din Anexa A3:
16
- degajare filet D0=d+1mm=28+1=29mm pentru P
-
Inaltimea piulitei : Hp=z p unde z nr. de spire in contact ;
p - pasul;
Hp=23 693 = ; Hp= 69 mm
Se verifica la solicitarea compusa sectiunea slabita din dreptul degajarii. Solicitarile
sunt:
compresiune :
= AF
A=4
20d d0=d+1,5
unde : d0 - diametrul gaurii
A= 22
4921.6834
5.2914159.34
25.29 mm== ; A=683.4921 mm2
MPa966.404921.683
28000== ; = 40.966 MPa
rasucire :
pW
M12=
16
30d
pW
=
unde : - solicitarea la rasucire
Wp - momentul polar
37547.504016
35.29 mmpW =
= ; pW =5040.754 mm3
= MPa5582.12754.50409029.63302
= ; =12.5582 MPa
18
-
ech= + 242 a ech= MPa0525.4825582.1242966.40 =+ ;
ech=37,70 MPa
a=133,3 MPa
Deci, ech
-
Ra= 08.551120
2631.28279029.63302120
12=
+=
+ fMM ; Ra=551.08 mm
Se determin diametrul minim necesar pentru prghie dp:
Wnec=ai
iMpd
=
32
3 dp=3
32
ai
iM
unde: ai - tensiunea admisibil la ncovoiere
Lc - lungimea de la diametrul capului urubului pn la locul unde se aplic
fora muncitorului
Mi = Fm cL
Lc=Ra - 2cD Lc=551.08 - =2
35 533.58 Lc=533.58 mm
Mi=120 Nmm6.6402958.533 = ; Mi=64029.6 N mm
ai=cCc = 1756,1
280= ; ai=175 MPa
unde: c=280 MPa
Cc=1,5 2,5 Cc=1,6
dp= mm506.15748.372817514,36.6402932 33 ==
15.6mm; dp 15.6 mm
Diametrul gurii se poate lua:
dp=dp+(0,5 1) dp=15.6+0.8=16.4mm; dp=16.4 mm
Lungimea, Lp , a prghiei este:
Lp=Dc+Lc+Ls Lp=35+533.58+43=611.58; Lp=611.58 mm
Am ales pe L s= 43 mm (lungimea ce consider dimensiunile minii) constructiv.
III 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub
20
-
21
-
Profilul ales este profilul patrat.
Se stabilete latura profilului:
a = di dar di = d a = d = 28 mm
Se determin, din solicitarea de contact, limea minima necesar Bmin:
Fn= NantotM 501.1771
33.37166.66130
3
== ; Fn=1771.501 N
unde : n nr. de laturi
Fn - fora cu care prghia actioneaz asupra capului urubului
Mtot - momentul total
s= BanF
221 Bmin nec=
asantotM
asanF
=
212
221
as = 80 120 MPa as = 100 MPa
Bmin nec = mm531.2100284166.6613012
2 =
; Bmin nec=2.531 mm
Aleg constructiv Bmin nec=10 mm .
s=Mpa307.25
10228
21
501.1771=
; s=25.307 MPa
Deci s < as .
IV. Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forei de ctre piuli
V 1. Precizarea solicitrilorCorpul piuliei este solicitat la traciune i rsucire. Din aceast determinare se va
determina diametrul exterior al corpului, De .
22
-
IV 2. Dimensionarea piuliei
Amin= (4
De2 D42 )=at
cF
D mine =2
44 D
at
F+
Din tabel am luat rezistenta la traciune at =160 N/mm2 .
D mine = mm197.335.2816014,3364004 2
=+
; D mine =33.197 mm
Aleg diametrul exterior al piuliei De =40 mm .
IV 3. Proiectarea sistemului de blocare al piuliei
ntre piuli i corpul menghinei avem ajustaj cu strngere H7/u6: 40 05,0+
VI 1. Proiectarea coloanelor
Ansamblul surub-piulita este montat intr-o traversa sustinuta de doua coloane cu capetele filetate.Aceste coloane servesc si ca elemente de ghidare pentru partea mobila a presei.
23
-
Tinand cont de faptul ca H=410 (H cursa de efectuat), vom considera constructiv H=457 mm
L=324 mm.
VII. Evaluarea randamentului transmisiei
= cLuL
unde Lu - lucru mecanic util, corespunztor unei rotaii complete a elementelor de antrenare
Lc - lucru mecanic consumat, corespunztor unei rotaii complete a elementelor de antrenare
Lu=F n cazul unei singure cuple urub-piuli avem:
=punde: - distana
24
-
p - pasul filetului
Lu = Nmm40008513500 = ; Lu = 84000 Nmm
Lc = Mtot 2
Lc = Nmm442.1529743.142166.61306 = ; Lc = 415297.442 Nmm
202.0442.415297
84000== ; 2.02 = %
25
PRESA CU DOUA COLOANEII. Proiectarea urubuluiII.2. Alegerea materialelor pentru cupla urub-piulit
Predimensionarea filetuluiII.5. Verificarea la flambajII 6. Determinarea nr. de spire n contactIII.Proiectarea sistemului de acionareV 1. Precizarea solicitrilor
VI 1. Proiectarea coloanelor Tinand cont de faptul ca H=410 (H cursa de efectuat), vom considera constructiv H=457 mm