Download - Presa Cu 2 Coloane
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
1/31
Universitatea Politehnica Bucuresti
Facultatea de Inginerie Mecanica si Mecatronica
PRESA CU DOUA COLOANE
ndrumtor Student:Ghiata Alexandru
Grupa:523A
2010-2011
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
2/31
2
Tema:
S se proiecteze o pres cu dou coloane pentru o sarcin
maxim F=7000 N i o curs maxim H=300 mm.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
3/31
3
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.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
4/31
4
VI 1. Proiectarea coloanelor.
VI 2. Proiectarea corpului presei cu dou coloane.
VII. Evaluarea randamentului transmisiei.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
5/31
5
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 axial
2-piuli
3-corp
4-element de lucru ( platou )
5-prghie
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
6/31
6
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:
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.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
7/31
7
Voi executa urubul din oel laminat de uz general: OLC45 STAS 880-88, iar piulia din font
cenuie cu grafit lamelar: FC400 STAS 568-82. 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 trapezoidalpentru ca are o bun rezisten i rigiditate, randament cu
circa 4-5% mai mic dect al filetului ptrat, permite eliminarea jocului 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.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
8/31
8
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, iar ( >1 ) factor de majorare
a forei Fpentru a considera i solicitarea la rsucire.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
9/31
9
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 7000=9100; Fc=9100 N
Anec=
a
cF
=
4
23
d
a
F
a=
cC
c
a - tensiunea admisibil la compresiune( traciune )
c - limita de curgere
Cc - coeficient de curgere
d3 - diametrul interior al filetului urubului
a= ( 0,25 0,4 )c - pentru d330mm.
Dintr-un tabel, pentru tipul de material ales: OLC45 avem: c = 430 MPa. Am ales c = 430
MPa.
a=0.3 430129 MPa
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
10/31
10
d3=
a
FC
4= mm47.9791.243
265.405
36400
129
91004
;
d3=9.47 mm
Din Anexa am ales filetul trapezoidal cu urmtoarele caracteristici: Tr.16x4
-diametrul nominal al filetului d =14mm
-pasul p=3 mm;
-diametrul nominal mediu d2=D2=14.000 mm;
-diametrul nominal exterior al filetului interior D 4 =16.500 mm;
-diametrul nominal interior al filetului exterior d 3 =11.500 mm;
-diametrul nominal interior al filetului interior D 1 =12 mm.
H = 1,866 p =1.866 4=7.46[mm];
H1=0,5 p = 0,5 4=2 [mm];
H4 = h3 = H1 + ac = 2[mm] + 0,25 = 2.25 [mm];
R1 max = 0,5 ac = 0,5 0,25 = 0,125;
R2 max = ac = 0,25.
ac=0.15 pentru P12[mm]
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
11/31
11
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
= 0909.0
14
4
= arctg 0.0909 = 5.197 ;
= 5.197
Din tabel pentru cuplul de materiale oel pe font coeficientul de frecare,
= 0,08...0,20.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
12/31
12
= 0,08
tg =
2cos
'
tg =
2cos
'
= 1242,0
15cos
08,0
2
30cos
08,0 =arctg 0,1242 = 7,079 ;
=7,08
Deci, conditia de autofranare este satisfacuta.
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=2
2L lungimea de flambaj
H cursa de realizat
L=1.4*300=390mm ;L=390mm
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
13/31
13
Se calculeaz coeficientul de zveltee i se determin tipul flambajului:
=mini
lfA=
4
23
d
imin=A
Imin Imin=
64
43
d
A= 868.1034
25,342
4
25.11
mm
2; A=103.868 mm
2
Imin= 54.85864
06,17490
64
45.11
mm
4; Imin=858.54 mm
4
imin= 26.8868.103
54.858 mm; imin=8.26mm
unde :
Aaria seciunii urubului ;
Iminineria minim ;
iminraza de inerie minim .
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
14/31
14
= 38.3326.8
3902
2
; =33.38
Valoarea limit a coeficientului de zveltee, 0se gsete tabelat n funcie de materialul ales pentru
cupla urub-piuli.
Din Anexa vom vom avea pentru OLC45 STAS 880/88 850
0=85
< 0 flambajul este plastic
Ff=f A cu f= a-b
unde: Ff - forta de flambaj
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=449
b=1,67
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
15/31
15
f= 449 - 1,67.33.38 =393.255; f=393.255 MPa
Ff=393.255.103.868= 40846.61; Ff=40846.61N
Coeficientul de siguran la solicitarea de flambajse calculeaz astfel:
Cf= 83.57000
40846.61
F
fF
; Cf=5,83
Cf=35 ceea ce nseamn c piesa
nu se va deforma plastic.
II 6. Determinarea nr. de spire n contact
z=
asDd
F
)21
2(4
Din tabelul cu valorile orientative ale presiunii admisibile de strivire ntre spire:
presiunea admisibil pentru cuplul de materiale oel pe font 15...5as MPa i
am ales as=10 MPa.
z= 630.5
15)212216(4
7000
;
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
16/31
16
z= 6 spire
II 7. Verificarea spirei filetului
pentru urub
Solicitarea la ncovoiere
i=W
ilZ
F
W
iM li= cai
H
2
Pentru filetul trapezoidal interior avem: Hi = 0,5P = 45.0 = 2 ; Hi=2 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
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
17/31
17
li= 25,125.02
5.2 ; li=1,25 mm
W=6
2
)
0
1522(3 tgil
P
d
W= 392.426
2)1525,122
4(5.11
mm
tg
;
W=42.92 mm3
i= MPa48.2592.42
25,18
7000
;
i=25.48 MPa
Solicitarea la forfecare
f=A
zkFm
A= 20 61.91)1522(5.11)01522
(3
mmtgtgil
Pd ;
A=91.61 mm2
Coeficientul de corecie km=0,550,75 km=0,65
f= MPa59.1961.91
665.0
7000
; f=19.59 MPa
Tensiunea echivalentse calculeaz cu teoria a III-a de echivalen:
ech= MPafi59.19259.194248.25242 ;
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
18/31
18
ech=19.59 MPa
1203
360
cCc
a
; a=120 MPa
unde: Cc=1,53(4) Cc=3
c =360 MPa ( din tabel )
ech a 19.59
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
19/31
19
f= MPa05.1439.138
66.0
7000
; f=14.05 MPa
ech= MPa05.14205.144268.23 ; ech=14.05 MPa
ech a 14.05
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
20/31
20
unde: Cc=1,53 Cc= 3
c= 360 MPa
Observam ca ech
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
21/31
21
Se estimeaza momentul de frecare din lagrul axial, Mf:
Mf=22'
33
3
1
gD
cD
gD
cD
F
=0,0080,01 =0,009
Mf= Nmm20.7112525.15
3535.197000009.0
3
1
; Mf=711.20 Nmm
Se verifica presiunea pe suprafata de contact:
s sA
Fas
as
=2040 Mpa ; as
=35Mpa
MPaDDA gCs 01.2794
22
s= MPa08.2501.279
7000
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
22/31
22
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
23/31
23
II 10. Definitivarea constructiva si verificarea finala a surubului principal
Inaltimea piulitei : Hp=z p unde z nr. de spire in contact ;
p - pasul;
Hp=6. 4=24 ; Hp= 24 mm
Se verifica la solicitarea compusa sectiunea slabita din dreptul degajarii. Solicitarile
sunt:
compresiune:
=A
FA=
4
20
dd0=d+1,5
unde : d0 - diametrul gaurii
A= 252.2404
25.17mm
; A=240.52 mm2
MPa10.2952.240
7000 ; = 29.10MPa
rasucire:
pW
M12
16
30
d
pW
unde : - solicitarea la rasucire
Wp - momentul polar
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
24/31
24
331.1052
16
35.17mm
pW
;
pW =1052.31 mm
3
= MPa12.1031.1052
58.10656 ; =10.12 MPa
ech= 242 a ech= MPa44.35212.104210.29 ;
ech=35.44 MPa
a=133,3 MPa
Deci, ech
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
25/31
25
Ra=
mF
totM
Mtot momentul total care trebuie aplicat
Fm=(100150)N Fm=120 N
Ra= 73.94120
20.71158.10656
120
12
f
MM
; Ra=94.73 mm
Se determin diametrul minim necesar pentru prghie dp:
Wnec=
ai
iMp
d
32
3
dp=332
ai
iM
unde: ai - tensiunea admisibil la ncovoiere
Lc - lungimea de la diametrul capului urubului pn la locul unde se aplic
fora muncitorului
Mi = Fmc
L
Lc=Ra -2c
D Lc=94.73 -
2
5.1984.98 Lc=84.98mm
Mi=120 Nmm6.1019798.84 ; Mi=10197.6 N mm
Am ales ca material pentru parghie OLC60
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
26/31
26
ai=
cC
c
= 3256,1
520 ; ai=325 MPa
unde: c=520 MPa
Cc=1,52,5 Cc=1,6
dp= mm83.6325
52.40643323
7mm; dp 7 mm
Diametrul gurii se poate lua:
dp=dp+(0,51) dp=7+0.6=7.6mm; dp=7.6 mm
Lungimea, Lp, a prghiei este:
Lp=Dc+Lc+Ls Lp=19.5+84.98+43=147.48; Lp=150 mm
Am ales pe Ls
= 43 mm (lungimea ce consider dimensiunile minii) constructiv.
III 3. Proiectarea ansamblului dintre prghie i urub
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
27/31
27
Profilul ales este profilul patrat.
Se stabilete latura profilului:
a = di dar di = d a = d = 16 mm
Se determin, din solicitarea de contact, limea minima necesar Bmin:
Fn= Na
n
totM
94.53233.21
78.11367
3
; Fn=532.94 N
unde : n nr. de laturi
Fn - fora cu care prghia actioneaz asupra capului urubului
Mtot - momentul total
s=
Ban
F
22
1 Bmin nec=
asan
totM
as
an
F
2
12
22
1
as = 80 120 MPa as = 100 MPa
Bmin nec = mm33.1100164
78.1136712
2
; B
min nec=1.33 mm
Aleg constructiv Bmin nec=10 mm.
s= Mpa32.13
102
16
2
1
94.532
; s=13.32MPa
Deci s as .
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
28/31
28
IV. Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forei de ctre piuli
V 1. Precizarea solicitrilor
Corpul piuliei este solicitat la traciune i rsucire. Din aceast determinare se va
determina diametrul exterior al corpului, De .
IV 2. Dimensionarea piuliei
Amin= (4
De
2 D42 )=
at
cF
D
mine
= 24
4D
at
F
Din tabel am luat rezistenta la traciune at
=400 N/mm2 .
Dmine
= mm48,175.24400
70005,14 2
; D
mine
=17,48 mm
Alegdiametrul exterior al piuliei De
=20 mm .
( ) mm
( ) 0.25*24=6mm
D=16mm
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
29/31
29
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.
Tinand cont de faptul ca H=300 (Hcursa de efectuat), vom considera constructivH=300 mmL=300 mm.
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
30/31
30
VII. Evaluarea randamentului transmisiei
=c
L
uL
unde Lu - lucru mecanic util, corespunztor unei rotaii complete a elementelorde antrenare
Lc - lucru mecanic consumat, corespunztor unei rotaii complete a
elementelor de antrenare
Lu=F
n cazul unei singure cuple urub-piuli avem:
=p
unde: - distana
p - pasul filetului
Lu = Nmm2800047000 ;
Lu = 28000 Nmm
Lc = Mtot 2
Lc = Nmm86.71425278.11367 ; Lc = 71425.86Nmm
392.086.71425
28000 ; 2.39 %
-
7/29/2019 Presa Cu 2 Coloane
31/31