KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Ru~na dizalica sa navojnim vretenom
Slika 1. Re{ewe ru~ne dizalice prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 1
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
U tabeli 1 su dati podaci za izradu zadatka. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Broj zadatka Optere}ewe F, kN 2 2,5 3 4 5 8 10 12,5 16 20 25 32 100 120 150 Ru~na sila Fr, N 1(k=1) 2 ( k = 0,8 ) Broj radnika n Materijal navojnog vretena Č.0370 Č.0460 Č.0545 Č.1530 Č.1730 Materijal navrtke ^elik Bronza Sivi liv 140 150 160 180 200 250 400 Visina dizawa h, mm Vrsta navoja Trapezni za suve povr{ine 0,1 0,12 0,15 Koeficient trewa μ klizawa za podmazane povr{ine 0,03 0,04 0,05 Stepen sigurnosti navojnog 2,5 2,8 3 3,2 3,5 4 S vretena prema ReH
Tabela 1. Podaci za izradu zadatka
Potrebno je: 1. Prora~unati osnovne geometrijske mere delova dizalice; 2. Dati tehni~ki opis konstrukcije sa analizom funkcionisawa; 3. Propisati na~in monta‘e, demonta‘e, odr‘avawa i rukovawa; 4. Osvrnuti se na primenu standardnih i tipiziranih elemenata i na~in izrade osnovnih elemenata; i 5. Napraviti modele delova i sklopa, a zatim iz modela sklopni crte‘ i detaqne crte‘e delova koje treba izraditi.
1.1. Prethodni prora~un navojnog vretena Navojno vreteno ru~ne dizalice prikazano na slici 1 izlo‘eno je pritisku i uvijawu. Za odre|ivawe pre~nika navojnog vretena, pretpostavqamo da je slo‘eni napon u jezgru navojnog vretena:
σ i = 1,25 ⋅ σ p ≤ σ pd ⋅ ξ1 gde je:
σ pd =
ReH S
- dozvoqeni napon pritiska,
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 2
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
ξ1 = 0,7 - koeficijent kvaliteta izrade navoja za grubu obradu, ⎡ N ⎤ ReH = 460 ⎢ - najmawa vrednost granice te~ewa za Č.1730 2 ⎣ mm ⎥⎦ iz Tabele 2.
Tabela 2. Podaci o mehani~kim karakteristikama odabranih ma{inskih materijala u N / mm 2
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 3
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Dozvoqeni napon, za stepen sigurnosti S = 4 ( zadata vrednost ), je
σ pd =
460 ⎡ N ⎤ = 115 ⎢ 2 4 ⎣ mm ⎥⎦
Povr{ina jezgra navojnog vretena je
A1 =
1,25 ⋅ F 1,25 ⋅ 32000 = = 496,89 ⎡⎣mm 2 ⎤⎦ 115 ⋅ 0,7 σ pd ⋅ ξ1
Usvaja se privremeno Tr 32x6 – JUS M.B0.062 sa povr{inom jezgra A1 = 511⎡⎣mm 2 ⎤⎦ , sredwim pre~nikom navoja d 2 = D2 = 29 [ mm ] , pre~nikom
jezgra d1 = 25,5 [ mm ] i uglom zavojnice ϕ = 3,78 iz Tabele 3.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 4
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Tabela 3. Trapezni normalni navoj – JUS M. B0. 062
Provera usvojenog navoja:
d2 ≥
2⋅F 2 ⋅ 32000 = = 30,09 [ mm ] π ⋅ψ ⋅ pd π ⋅ 1,5 ⋅ 15
gde je:
ψ = 1,5 - usvojena vrednost
pd = 5 ÷ 20 ⎡⎣N mm 2 ⎤⎦ - dozvoqeni povr{inski pritisak, mawe vrednosti se uzimaju za navrtke od sivog liva a ve}e za navrtke od ~elika i bronze. prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 5
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
usvaja se: pd = 15 ⎡⎣N mm 2 ⎤⎦ - za zadat materijal navrtke - bronza Po{to je proverom dobijena vrednost za d 2 ve}a od sredweg pre~nika:
d 2 = 30,09mm > d 2 = 29mm navoj nezadovoqava na povr{inski pritisak, pa usvajam prvi ve}i iz Tabele 3.
Usvajam:
Tr 36x6 Koji ima:
d = 36 [ mm ] A1 = 683 ⎡⎣mm 2 ⎤⎦
P = 6 [ mm ]
d1 = 29,5 [ mm ]
d 2 = D2 = 33 [ mm ] H1 = 2,5 [ mm ]
ϕ = 3,31
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 6
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
1.2. Zavr{ni prora~un navojnog vretena Moment uvijawa u navojnom vretenu iznosi:
)
(
d T = Tv + Tμ = F ⋅ tg ϕ + ρ ' ⋅ 2 + F ⋅ μ ⋅ rm = 2 33 = 32000 ⋅ tg 6,2732 ⋅ + 32000 ⋅ 0,05 ⋅ 21,6 = 92601,6 [Nmm ] 2
μ
tg ρ ' = μ ' =
Gde je
cos
α
=
0,05 = 0,05176 , pa je ugao trewa cos15
2 ρ ' = arctg 0,05176 = 2,9632° .
rm ≈ 0,6 ⋅ d = 0,6 ⋅ 36 = 21,6 [ mm ] - sredwi polupre~nik dodira glave dizalice i navojnog vretena.
Napon pritiska u jezgru navojnog vretena iznosi:
σp =
F 32000 ⎡ N ⎤ = = 46,85 ⎢ 2 A1 683 ⎣ mm ⎥⎦
Napon uvijawa u jezgru navojnog vretena iznosi:
τu =
T 16 ⋅ T 16 ⋅ 92601,6 ⎡ N ⎤ = = = 18,37 ⎢ 3 3 2 Wp π ⋅ d1 π ⋅ 29,5 ⎣ mm ⎥⎦
Slo‘eni napon u jezgru navojnog vretena iznosi: 2
2
⎡ N ⎤ 2 ⎣ mm ⎥⎦
σ i = σ p2 + (α ⋅ τ u ) = 46,852 + (1,2 ⋅ 18,37 ) = 51,78 ⎢ α=
ReH ReHτ
= 1,2 - usvojeno.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 7
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Stepen sigurnosti popre~nog preseka navojnog vretena: S=
ReH
σi
=
460 = 8,9 , {to zadovoqava, jer je Smin = 4 - zadato 51,78
zadatkom
Vitkost navojnog vretena ru~ne dizalice: l red
8 ⋅ h 8 ⋅ 250 = = 67,8 , 29,5 imin d1 λ - koeficijent vitkosti vretena, l red - redukovana du‘ina vretena l red ≈ 2 ⋅ h ( h - visina dizawa ),
λ=
i min
=
I d = min = 1 4 A1
- polupre~nik inercije preseka vretena,
d1 - pre~nik jezgra navojnog vretena. Po{to je λ = 67,8 < 89 , to je za ~elike sa ReH > 300 N mm 2 kriti~ni napon prema Tetmajeru, iz Tabele 4: σ k = 335 − 0,62 ⋅ λ = 335 − 0,62 ⋅ 67,8 = 292,964 N mm 2 Sk =
σ k 292,964 = = 6,25 46,85 σp
{to zadovoqava, jer je stepen sigurnosti protiv izvijawa Sk min = 4 U slu~aju nepovoqne vrednosti stepena sigurnosti Sk treba pove}ati popre~ni presek vretena. Ako je koeficijent vitkosti λ ≤ 40 ne treba vr{iti proveru stepena sigurnosti vretena na izvijawe.
Tabela 4. Kriti~ni napon pri izvijawu
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 8
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Povr{inski pritisak u navojnom spoju: p=
F F ⋅P 32000 ⋅ 6 ⎡ N ⎤ = = = 13,72 ⎢ 2 A l n ⋅ d 2 ⋅ π ⋅ H1 54 ⋅ 33 ⋅ π ⋅ 2,5 ⎣ mm ⎥⎦
gde je: P = 6 [mm] - korak navoja,
H1 = 2,5 [ mm ] - dubina no{ewa,
l n = m = (1,2…1,5 ) ⋅ d - visina navrtke.
l n = (1,2…1,5 ) ⋅ d = 1,5 ⋅ d = 1,5 ⋅ 36 = 54 [ mm ]
Usvajam: l n = 54 [ mm ] Povr{inski pritisak zadovoqava jer je ra~unski mawi dozvoqenog povr{inskog pritiska za navrtke od bronze: ⎡ N ⎤ ⎡ N ⎤ ⎡ N ⎤ tj. 13,72 15 … 20 = < = pd = (15… 20 ) ⎢ p p ( ) 2 d ⎢⎣ mm 2 ⎥⎦ ⎢⎣ mm 2 ⎥⎦ ⎣ mm ⎥⎦
od
1.3. Prora~un ru~ice Obrtni moment ostvaruju dva radnika ( n = 2 ), ru~nom silom Fr = 150 [N ] , deluju}i na kraku ru~ice:
L=
T 92601,6 = = 385,84 [ mm ] Fr ⋅ n ⋅ k 150 ⋅ 2 ⋅ 0,8
Usvaja se: L = 385 [ mm ]
gde je: k = 0,8 - koeficijent neravnomernosti optere}ewa za 2 radnika. Ako dizalicom rukuje jedan radnik ( n = 1), potrebna du‘ina ru~ice iznosi: 92601,6 T = = 617,35 [ mm ] L= Fr ⋅ n ⋅ k 150 ⋅ 1⋅ 1 gde je: k = 1 - koeficijent neravnomernosti optere}ewa za 1. radnika. U slu~aju primene kotrqajnog le‘aja uzima se da je: ds = D = (1,5 ÷ 1,8) ⋅ d - pre~nik glave vretena na mestu oslawawa le‘aja d = 36mm - nazivni pre~nik navojnog vretena ds = D = (1,5 ÷ 1,8) ⋅ d = (1,5 ÷ 1,8) ⋅ 36 = (54 ÷ 64,8)mm Usvaja se ds = 55 [ mm ] prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 9
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
D [ mm ] - spoqni pre~nik koluta ku}i{ta le‘aja tipa 511, 512, 513 i 514 Pre~nik provrta vretena ( d 0 ): d 0 = d ' ≈ 0,7d = 0,7 ⋅ 36 = 25,2mm
d ' [ mm ] - nazivni pre~nik kolutnog le‘aja Usvajam standardni pre~nik provrta iz Tablele 5. za kolutni kugli~ni le‘aj 51305 d = 25mm
Tabela 5. Kolutni kugli~ni jednosmerni le‘aji serije 513 prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 10
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Pre~nik glave vretena ( d g ):
d g = ds + 5 = 55 + 5 = 60mm
Ukupna du‘ina ru~ice za ( n = 2 ), uzimaju}i u obzir i du‘inu navoja za kugle na ru~ici i dodatak da bi radnici mogli pogodno uzeti ru~icu Δl ≈ 200mm iznosi:
Lr = L + Δl + dg + dr = 385 + 200 + 60 + 20 = 665 [ mm ]
Usvaja se Lr = 665 [ mm ]
Pre~nik ru~ice: dr = 3
32 ⋅ Ms 32 ⋅ 92601,6 =3 = 18,56 [ mm ] π ⋅σd π ⋅ 147,5
Usvaja se standardni pre~nik ru~ice iz Tabele 6. prema JUS A.A0.001: d r = 20 [ mm ] . U jedna~ini za pre~nik ru~ice za ( n = 2 ), moment savijawa je:
Ms = n ⋅ k ⋅ Fr ⋅ L = 2 ⋅ 0,8 ⋅ 150 ⋅ 385,84 = 92601,6 [Nmm ] Dozvoqeni napon savijawa: σ d = ⎡ N
σ D(0) = 590 ⎢
⎤
2⎥
⎣ mm ⎦
σD 0
( ) 590 ⎡ N ⎤ = = 147,5 ⎢ . 2 S 4 ⎣ mm ⎥⎦
- dinami~ka izdr‘qivost ~elika Č. 1730 pri
jednosmernom promenqivom savijawu iz Tabele 7., S - stepen sigurnosti ru~ice. Ostale mere mogu se odrediti na osnovu preporuka i konstrukciono.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 11
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Tabela 6. Standardni brojevi â&#x20AC;&#x201C; JUS A. A0. 001
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 12
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Tabela 7. Podaci o mehani~kim karakteristikama odabranih ma{inskih materijala u N / mm 2 prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 13
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
Konstrukcijske veli~ine:
Dn ≈
4⋅F + d2 = π ⋅ pd
4 ⋅ 32000 + 362 ≈ 64 [ mm ] - spoqa{wi pre~nik π ⋅ 15
navrtke
4⋅F 4 ⋅ 32000 + Dn2 = + 642 ≈ 83 [ mm ] - spoqa{wi pre~nik π ⋅ pd π ⋅ 15 glave navrtke D3 = dg = 60 [ mm ] - mawi pre~nik glave nosa~a tereta Db =
D4 ≈ (1,8 ÷ 2) ⋅ d = 2 ⋅ d = 2 ⋅ 36 = 72 [ mm ] - ve}i pre~nik glave nosa~a tereta
D6 = Dn + (5 ÷ 10)mm = 64 + 10 = 74 [ mm ] - pre~nik za oslawawe plo~ice na telu Usvajam: D6 = 76 [ mm ]
δ = 0,25 ⋅ d = 0,25 ⋅ 36 = 9 [ mm ] - debqina zida postoqa Usvajam: δ = 11[ mm ] δ 3 = 1,5 ⋅ δ = 1,5 ⋅ 11 = 16,5 [ mm ] - visina papu~e postoqa Usvajam: δ 3 = 16 [ mm ] D5 = D6 + 2δ = 76 + 2 ⋅ 11 = 98 [ mm ] - mawi pre~nik na vrhu tela dizalice Usvajam: D5 = 94 [ mm ] L = h = 250mm - visina dizawa tereta - zadata zadatkom
hp = L + l n + 50mm = 250 + 54 + 50 = 354 [ mm ] - visina tela dizalice b = l n 4 = 54 4 ≈ 14 [ mm ] - visina glave navrtke
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 14
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
hg ≈ (1,3 ÷ 1,5) ⋅ d = (1,3 ÷ 1,5) ⋅ 36 = (46,8 ÷ 54) [ mm ] - visina glave navojnog vretena Usvajam: hg = 50 [ mm ] hnt = 1,5 ⋅ d = 1,5 ⋅ 36 = 54 [ mm ] - visina glave nosa~a tereta hp1 = hp − ( l n − b ) = 354 − ( 54 − 14 ) = 314 [ mm ] -
visina
unutra{we
{upqine tela Unutra{wi pre~nik baze postoqa:
Dpu = D6 + 2hp1 ⋅ tg Θ = 76 + 2 ⋅ 314 ⋅
1 = 138,8 [ mm ] 10
Usvajam: Dpu = 160 [ mm ] Radi osigurawa stabilnosti dizalice weno postoqe izvodi se sa nagibom: 1 1 tg Θ = ÷ 10 15 Spoqa{wi pre~nik baze postoqa:
Dps =
4⋅F 2 + Dpu = π ⋅ pdoz
4 ⋅ 32000 + 1602 ≈ 189 [ mm ] π ⋅4
Usvajam: Dps = 210 [ mm ]
pdoz = (3 ÷ 4)N / mm 2 - dozvoqeni povr{inski pritisak za drvo ( obi~no je oslonac drvena kladica ). Usvajam: pdoz = 4N / mm 2
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 15
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
1.4. Izbor le‘aja Usvaja se kolutni le‘aj 51305 iz Tabele 5, koji ima stati~ku nosivost Co = 47 [ kN ] , a spoqni pre~nik koluta D = 52 [ mm ] , unutra{wi pre~nik
koluta i rukavca d = 25 [ mm ] i visinu H = 18 [ mm ] .
Slika 2. Osnovne mere kolutno kugli~nog jednosmernog le‘aja
Stati~ka mo} no{ewa le‘aja: Co > ko ⋅ Fo ko = 1- za normalne uslove rada Ekvivalentno optere}ewe le‘aja: Fo = Fa = 32 [ kN ] - zadato zadatkom Po{to je:
Co = 47kN > Fo = 32kN zakqu~ujem da izabrani le‘aj zadovoqava.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 16
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
2. Tehni~ki opis
Navojno vreteno (3) sa trapeznim navojem Tr 36x6 postavqeno je u navrtku (5) koja sa trupom dizalice obrazuje nalegawe φ 64H 7 m6 , a osigurana je od uzdu‘nog i obrtnog pomerawa pomo}u zavrtwa (10). Glava dizalice (9) nale‘e na kolutni le‘aj (12), 51305. Kolutni le‘aj postavqen je na navojno vreteno. Wegov dowi kolut obrazuje ~vrsto nalegawe sa zavr{etkom navojnog vretena. Gorwi kolut je sa radijalnim unutra{wim zazorom, {to omogu}uje da on bude nepokretan u odnosu na glavu dizalice koja nema obrtno kretawe pri podizawu i spu{tawu tereta. Glava dizalice osigurana je od uzdu‘nog pomerawa pomo}u zavrtwa (7) i podlo‘ne plo~ice (8). Za{titni lim (14), koji je pomo}u zavrtwa (13) spojen sa glavom dizalice, spre~ava prodirawe spoqnih ne~isto}a u le‘aj. Osigurawe navojnog vretena od aksijalnih pomerawa iznad predvi|ene visine dizawa obezbe|eno je pomo}u zavrtwa (2) i podlo‘ne plo~ice (1). Ru~ica (11) postavqena je kroz cilindri~ni otvor u pro{irenom delu navojnog vretena, a osigurana je od razdvajawa pomo}u kugli (6). Okretawem ru~ice obrtno kretawe prenosi se na navojno vreteno i posredstvom navojnog spoja dolazi do translatornog kretawa navojnog vretena i do podizawa, odnosno spu{tawa tereta. Teret prihvata glava dizalice, a kolutni le‘aj omogu}uje da se prenese aksijalno optere}ewe od glave dizalice, koja se ne obr}e, na navojno vreteno.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 17
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
3. Na~in monta‘e, demonta‘e, odr‘avawa i rukovawa
U trup dizalice prvo se montira navrtka. Sklapawe treba obaviti na presi jer je nalegawe navrtke i trupa H7/m6. Zatim se navrtka osigurava od uzdu‘nog i obrtnog kretawa zavrtwem (10). Nakon toga se navojno vreteno uvr}e u navrtku i sa dowe strane osigurava podlo‘nom plo~icom (1) i zavrtwem (2). Posle montirawa kolutnog le‘aja (12) i glave dizalice (9), glava dizalice se osigurava od uzdu‘nog pomerawa pomo}u podlo‘ne plo~ice (8) i zavrtwa (7) i postavqa za{titni lim (14) koji se osigurava pomo}u dva zavrtwa (13). Na kraju se montira ru~ica (11) koja se sa obe strane osigurava od izvla~ewa iz navojnog vretena pomo}u kugli (6). Demonta‘a se obavqa obrnutim redom u odnosu na redosled mona‘e. Odr‘avawe ru~ne dizalice sa navojnim vretenom svodi se na povremeno podmazivawe navojnog vretena i le‘aja ma{}u i pritezawe zavrtweva ( 2, 10 i 13 ) i kugli (6). Rukovawe dizalicom je jednostavno. Dizalica se postavqa ispod tereta na ~vrstu i stabilnu podlogu pa se kontakt izme|u glave dizalice i tereta posti‘e pa‘qivim okretawem ru~ice (11). Zatim se teret podi‘e delovawem ru~nom silom Fr = 150 [ kN ] na kraku ru~ice L = 385 [ mm ] ako je teret do jedne tone. Za podizawe tereta od dve tone potrebna su dva radnika. Navojni spoj je samoko~iv. To zna~i da se i pri spu{tawu tereta deluje ru~nom silom maweg inteziteta u odnosu na podizawe tereta.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 18
KONSTRUISAWE Grafi~ki rad 2
4. Osvrt na primenu standardnih i tipiziranih elemenata i na~in izrade ostalih elemenata
Iz sastavnice uz sklopni crte‘ mo‘e se sastaviti posebna lista standardnih delova. To su: zavrtaw M12x30 levi i zavrtaw M10x20 ( JUS M.B0.012 ); zavrtaw M5x13 ( JUS M.B1.291 ); zavrtaw M4x8 ( JUS M.B1.458 ) i kolutni le‘aj 51305 (JUS M.C0.501). Zavrtweve proizvode specializovana preduze}a a mogu se izraditi i u radionici, a le‘aj se nabavqa. Trup dizalice izra|uje se livewem ( ili krojewem, oblikovawem i zavarivawem pla{ta od ~eli~nog lima ). Na trupu dizalice treba obraditi sve nale‘ne povr{ine, izbu{iti otvor i narezati navoj M5. Potrebne mere, kao i klase hrapavosti povr{ina za obradu date su na detaqnom crte‘u trupa dizalice i na osnovu wih se propisuje odgovaraju}i postupak obrade. Navojno vreteno izra|uje se kovawem prema crte‘u otkovka, koji se izra|uje na osnovu detaqnog crte‘a. Zavr{na obrada obavqa se na osnovu razra|enog tehnolo{kog postupka, a obuhvata obradu cilindri~nih povr{ina, bu{ewa otvora za metri~ke navoje i rezawe metri~kih i trapeznog navoja, izradu sedi{ta za kolutni le‘aj. Osim toga treba izraditi ‘leb koji treba da omogu}i pravilno nalegawe navojnog vretena na navrtku, kao i izradu trapeznog navoja. Navrtka se izra|uje livewem od kalajne bronze, glava dizalice od sivog liva, ru~ica od ~eli~ne {ipke φ 20h9 , a kugle od aluminijuma. Na detaqnim crte‘ima ovih delova nazna~ene su povr{ine koje treba obraditi i na osnovu wih se razra|uje tehnolo{ki postupak izrade.
prof. Stanko Radovanovi} prof. Boban Mari}
Strana 19