Proračun - Mata

1.Mehanizam za prihvat tereta

1.1. DIMENZIONIRANJE I IZBOR KUKE

Broj kuke:

Re = 25 kN/cm2 (250 N/mm2) granica tečenje za materijal razreda čvrstoće M

prema 1., tablica 1., str.112

S=1.25 faktor sigurnosti za pogonsku grupu 1Bm prema 1., tablica 2 , str.113

Odabrana kuka HV = 0.5 prema 1., tablica 5, str. 118

Dimenzije kuke:

a1 a2 a3 b1 b2 d1 l1 Navoj kuke Masa

34 27 44 22 24 24 165 M20 1.8kg

1

1.2. NAPREZANJA SKLOPA KUKE

-materijal kuke StE285 (ČRO280) s Re=250 N/mm2=25kN/cm2

prema 1. Str 112 tablica 1.

1.2.1.PROVJERA NAJMANJEG PRESJEKA VRATA KUKE

ZADOVOLJAVA

2

d4 = 16mm - prema 1. Str 121 tablica 8

vn=1.6 - prema 1. Str 113 tablica 3

1.2.2. SMIČNO NAPREZANJE U DONJEM NAVOJU KUKE

ZADOVOLJAVA

Navoj M24

d5= D1 = 20.752 mm prema „Bojan Kraut: Strojarski priručnik, 1976.“ Str.413

h3= P =4mm prema „Bojan Kraut: Strojarski priručnik, 1976.“ Str.413

1.2.3. KONTROLA NAPREZANJA U PRIJESJEKU A-A

Fh= Q.g = 1.9,81 = 9.810 kN

Prema 1., str. 114 :

a1 = 43 mm = 4.3cm

b1 = 29 mm = 2.9cm

h1 = 37mm = 3.7cm

b1t = 0,932˙.b1 = 0,932.4.3 = 2.9cm

b2t= 0,43.b1 = 0,43.3.5 = 1.975cm

h1t = h1 = 3.7cm

3

-površina trapeza

-položaj središta presjeka

-polozaj

neutralne linije za trapez

-odabrani broj kuke zadovoljava propisane kriterije provjere čvrstoće

1.2.4. Kontrola površinskog pritiska u navoju kuke – prema 2., str.42

4

t- hod navoja, d5 = 17.294mm – promjer jezgre navoja, d3 = 20mm – vanjski promjer navoja, m = l5 = 14.5mm – visina matice

1.3. PROVJERA NAPREZANJA NOSAČA KUKE

Ovjes i nosač kuke

b1 = 50mm

b2 = 100mm

d2 = 25mm

d4 = 30mm

Matica kuke

Navoj M20

d7 = 53 mm

h3 = 24.5 mm

d8 = 42 mm

Iz [2], str.49:

l=b1+(b4-c) = 55mm – razmak između lamela

dopušteno naprezanje za Č.1430 prema 2. Str. 43

5

1.4. PROVJERA POVRŠINSKOG PRITISKA LAMELA

d 5 = 30mm - promjer provrta u lameli

s = 2mm - debljina lamele

pdop = 100 N/mm2 - dopušteni površinski pritisak

1.5. ODABIR AKSIJALNOG LEŽAJA KUKE

Dimenzije ležaja iz dimenzija matice i nosača kuke:

d8 = 42mm

d4 = 25mm

h = 11mm

odabran aksijalni ležaj SKF 51105 prema www.skf.com

1.5.1. PROVJERA NOSIVOSTI LEŽAJA

Statičko opterećenje

pri normalnim zahtjevima,

prema DECKER „Elementi strojeva“ str.232

< C0 = 39000N

Odabran ležaj SKF 51105 zadovoljava

6

1.6. DIMENZIONIRANJE I IZBOR UŽETA

Sila loma užeta

faktor sigurnosti za pogonsku grupu 1Cm – S = 3.15

ik = u = 4 -prijenosni odnos koloturnika prema 1. Str. 88.

Stupanj djelovanja koloturnika:

-faktor iskorištenje koloturnika u radnom stanju

η0 =0,98 -stupanj iskorištenja za uležištenje pomoću valjnih ležaja

Promjer užeta

d=c

Rm=1570 N/mm2 - lomna čvrstoća žica, odabrano

f = 0,5 - faktor ispune užeta (orjentacijski)

d= 4 mm odabrano uže prema 1. Str.101

OZNAKA UŽETA: UŽE 4 DIN3056-FE-bk1570 sZ

Provjera užeta

f = 0.435 – prema 1., str.102 za normalno pletenu užad d = 4 do 24

-zadovoljava

7

1.7. DIMENZIONIRANJE I IZBOR UŽNICE

-za pogonsku grupu 1Cm prema 1., str.103

cp = 1.12 – koeficjent broja pregiba, za bp = 7 – broj pregiba prema 1., str.104

D=80mm -odabran standardni promjer užnice prema 2. Str. 26

1.8. PROVJERA NOSIVOSTI OSOVINE

e1 = 160mm, e2 = b1+(b4-c) = 61mm

dopušteno naprezanje za Č.0561

Odabran promjero osovine: d5 = 30mm zadovoljava kriterije čvrstoće

8

Površinski pritisak nosivog lima prema [2], str. 27:

1.9. LEŽAJEVI UŽNICE

Dimenzije ležaja iz dimenzija užnice i osovine kuke:

d5 = 30mm

d7 = 50mm

b2 = 20mm, bmax = 40mm

odabran ležaj: SKF61806 prema www.skf.com

d = 30mm; D = 42mm; B = 7mm; C0=4490 N

provjera nosivosti ležaja

Statičko opterećenje

< 4550N

Odabran ležaj SKF61806 zadovoljava

1.10. UŽNICA ZA IZRAVNAVANJE

Promjer izravnavajuće užnice prema [1], str. 103:

za pog. Grupa 1Cm prema [1], tabl.1.4-1, str. 103

9

za broj pregiba prema [1], tabl.1.4-2, str. 104

Odabrana je izravnavajuća užnica prema [2], tabl. 2.5, str. 39:

D=125 mm; L=165mm; d=45mm; l1=195mm;

Promjer osovine užnice za izravnavanje prema [2], str. 27

Pretpostavljeni promjer osovine:

Skica uz proračun osovine izravnavajuće užnice

Širina užnice: prema potrebama konstrukcije

Širina nosivog lima:

10

Širina distantnog lima:

Dužina osovine:

za Č.0545

Proračun nosive osovine izravnavajuce užnice

L = 435mm

d = 45mm

2. MEHANIZAM ZA DIZANJE TERETA

11

2.1. BUBANJ

Promjer bubnja

= 12.5 - tablica 1.4-1 za pogonsku grupu 1Bm

= 1.12 - za broj pregiba bp = 7 , prema T.1.4-1 str. 104

d =4 mm - promjer užeta

Db = 140mm - odabran promjer bubnja(bešavne cijevi) www.strojopromet.hr

Odabrana bešavna čelična cijev za izradu bubnja: - vanjski promjer = 150mm

- debljina stjenke = 12.5 mm

2.1.2. Dimenzije profila žljeba bubnja

s = 12.5mm - odabrana debljina stjenke bubnja

-korak

12

2.1.3. Dimenzije bubnja

Radna dužina bubnja

ik = u = 4 -prijenosni odnos koloturnika (dobiven iz slike)

H = 6000mm - visina dizanja

D = 140mm -promjer bubnja

t = 5 mm - korak bubnja

Ukupna dužina bubnja

a = (4…6) t = 16 – 24 mm

L = (H + hk) uk + 2 lb + 3 = 20.7m – ukupna dužina užeta

2.1.4. Proračun stijenke bubnja - prema lit.[1], str. 126.-128.

Debljina stijenke bubnja za zavarenu izvedbu

d = 5 mm

Odabrano: s = 9.5mm

13

Provjera stijenke bubnja prema naprezanjima uslijed namatanja opterećenog užeta (prolom)

Slika 17. Naprezanje elementa stjenke bubnja

Maksimalna sila u užetu:

Dozvoljeno naprezanje za čelični bubanj (Č.0345)

Naprezanja na mjestu namatanja užeta:

a) normalno (od savijanja)

a) cirkularno (tlačno)

14

Glavna naprezanja na mjestu namatanja

ZADOVOLJAVA

Provjera zavarenog spoja stijenke bubnja prema [1], str. 128:

Dozvoljeno naprezanje:

za Č.0345

odabrano, prema [1], str. 128.

Ekvivalentno naprezanje:

Naprezanje uslijed savijanja bubnja, progib bubnja:

Naprezanje uslijed savijanja bubnja najveće je kad se uže opterećeno maksimalnim teretom namotava

na bubanj na njegovoj sredini. Zbog simetričnosti vrijedi:

slika 18. Moment savijanja bubnja

Maksimalni moment savijanja:

Moment otpora poprečnog presjeka bubnja

15

Naprezanje uslijed savijanja

Maksimalan progib bubnja:

- moment tromosti poprečnog presjeka bubnja

2.2. VEZA VIJENCA SA BUBNJEM

Prijenos okretnog momenta sa vijenca na bubanj ostvarit će se silom

trenja između vijenca i bubnja koja proizlazi iz sile pritiska između ploče i vijenca uslijed pritezanja vijaka.

Debljina čeone ploče bubnja prema 1. str. 128.

16

Slika 20. Čeona ploča

- odabrano; prema lit. [1], str. 131.

-prema lit.[1], str. 131.

Odabrano – w = 5mm

Odabrani vijci: M4

Odabrani materijal vijaka 4.8

Prenošenje momenta trenjem:

- odabrano prema lit. [3], str. 136.

Za materijal 4.8:

- „Cvirn – Herold: Elementi konstrukcija“, str. 93

Broj vijaka

17

Odabrano: n=8 vijaka M4 iz materijala kvalitete 4.8

2.3. OSOVINA BUBNJA prema lit. [1], str. 131.

-maksimalna sila u užetu

Zbog simetričnosti vrijedi

Za materijal osovine Č.0561(St 52-3)

-prema lit. [3], str 353.

Potrebni promjer osovine je:

odabrano d = 30mm

2.4. VEZA UŽETA S BUBNJEM prema lit. [1], str 132.

Kod najnižeg položaja kuke na bubnju trebaju ostati još 2 voja užeta.

Slika 21.Veza užeta s bubnjem

Sila u užetu pred ulazom u vijčanu vezu iznosi:

- faktor trenja za čelik prema [1], str 133.

-3 navoja prije vijčane veze

18

Potrebna normalna sila u jednom vijku - prema [1], str. 133.

-obuhvatni kut

-faktor trenja za trapezni žlijeb

-kut trapeznog žlijeba

Potreban broj vijaka -prema [1], str 133.

Prema opterećenju na vlak i savijanje

Odabran zatični vijak M5, kvalitete materijala 8.8, broj vijka z = 4

- promjer jezgre vijka M5, prema kraut str. 505.

Vijci se stavljaju po obodu bubnja na razmaku 25mm: - prema lit. [1], str 133.

2.5. ELEKTROMOTOR ZA DIZANJE

Odabir na temelju snage za dizanje jednolikom brzinom.

Snaga za dizanje: - prema [2], str. 67.19

-stupanj djelovanja reduktora

-stupanj djelovanja bubnja

-stupanj djelovanja koloturnika

Reduktor:

-potrebna brzina okretanja bubnja

-moment na reduktoru na strani

bubnja

Kočnica:

- potreban moment na kočnici elektromotora

Prema podatcima za motor , kočnicu i reduktor odabran je motor s reduktorom i elektromagnetskom kočnicom:

AFH 30 D.D.-B5.2-35-2-29.2-ZBA 90 B4 B050

Podatci su sa www.demag-driverdesigner.com:

20

izlazni broj okretaja

izlazni moment

broj okretaja elektromotora

snaga elektromotora

moment kočnice

ODABIR LEŽAJA BUBNJA

Zbog simetričnosti:

Odabran ležajni sklop: SKF FNL508A 22208 EK9+H308 -prema skf.com

- statičko opterećenje

Trajnost odabranog ležaja:

-vijek trajanja ležaja

2.6. MEHANIZAM ZA VOŽNJU VITLA

muk = 1000+800 = 1800kg -ukupna masa vitla21

IZBOR KOTAČA

OPTEREĆENJE KOTAČA

Pretpostavljeno oslanjanje vitla na 4 kotača

za vitlo

Promjer kotača prema [2], str. 106.

za tračnice s ravnom površinom glave

pretpostavljena korisna širina kotača

za Rmtrečnice=600..720 N/mm2,Rmkotača=600 N/mm2 –kraut str. 361

za v = 2m/min

.12 za srednju pogonsku grupu, lit[2] str.106.

Odabrano D=100mm

2.6.1. IZBOR ELEKTROMOTORA I REDUKTORA ZA VOŽNJU

POTREBNA SNAGA ZA USTALJENU VOŽNJU - prema [2], str. 67.

-za 2 m/min

-prema [2], str. 68.

w = w'+Δw = 9+5 = 11 -specif. koef. otpora - prema [2], str. 59.

22

-brzina vožnje vitla

-stupanj iskorištenja mehanizma za vožnju

SNAGA KOD POKRETANJA - prema lit.[2], str. 69.

-sila pokretanja za 5 m/min

-faktor sigurnosti od 20%

-vrijeme pokretanja, odabrano prema

[2], str. 65., tablica 4.2.

-za 5 m/min

- prema lit.[2]str.69.

Nominalna snaga motora:

-za 5 m/min

Reduktor:

-potrebna brzina okretanja kotača za 5 m/min

Prema podatcima za motor , kočnicu i reduktor odabran je motor s reduktorom DEMAG:

AFH 20 TD-B5.0-24-0-35.0 ZBA 71 B 8 B003

izlazni broj okretaja

izlazni moment

23

broj okretaja elektromotora

snaga elektromotora

PROVJERA MOTORA OBZIROM NA POKRETANJE

za 5 m/min

-za 5 m/min

-za 5 m/min

Nm -za 5 m/min

-zadovoljava

PROVJERA SNAGE MOTORA OBZIROM NA PROKLIZAVANJE – prema 2 str 62

-sila pokretanja

= 0.12 –koeficjent odupiranja

24

-adhezijska težina

-broj pogonskih kotača, odabrano

-ukupan broj kotača

450 N - zadovoljava

Srednji moment pokretanja odabranog motora

-nema mogućnosti proklizavanja

PROVJERA NAPREZANJA OSOVINE KOTAČA Osovina kotača je odabrana kao okrugla šipka i postavljena su dva valjna ležaja na

mjestu kotača, dok se drugo kraj osovne pomoću vijčanog spoja spaja na nosivu konstrukciju uz opasni prijesjek kod d = 30

-maksimalna sila

Zbog simetričnosti vrijedi -sila na svakom kotaču

-promjer osovine zbog osovine reduktora

Za materijal osovine Č.5421 (18CrNi8)

-iz „Proračun reduktora, str.67“

Moment savijana na osovini:

Moment otpora W

Potrebni promjer osovine je:

ZADOVOLJAVA

25

Naprezanje na uvijanje, zbog momenta motora

PROVJERA OPASNOG PRESJEKA

Na vlak:

Na savijanje:

-za C0745

3. NOSIVA KONSTRUKCIJA

26

3.1. PRORAČUN NA SAVIJANJE I PROGIB

a) -za C0561

HEB 300 – odabrano prema „katalog Strojopromet“

- zadovoljava

- za čelik

b) proracun konzole

27

HEB 280 – odabrano prema katalogu „Strojopromet“

w=6,166mm -pomak na kraju konzole

3.2. PROVJERA NA IZVIJANJE – HEB 300 (skica u prilogu – SKICA 3)

; A = 14910 mm2

Imin = Ix = Iy = 2645983600 mm4

Za Č0561 P=100

28

<P - proračun prema Tetmajeru

ZADOVOLJAVA

3.3. PRORAČUN VIJČANIH SPOJEVA

a) proračun bočne spojnice

F=27468N

h1=700mm; h2=580mm; bp=310mm

PRETPOSTAVKA:

M30; Aj=519mm2

a) Neutralna linija prolazi središtem vijaka 5 i 6

Maksimalna sila u vijcima 1 i 2

29

F1=34900N

Maksimalna sila u vijku

Fp=265728N

hd=115.47mm

e=hy-hd=400-115.47=284.52mm

a) proračun gornje spojnice

30

n = 4 –ukupan broj vijaka

- odabrano, vijak M8

PRORAČUN SIDRENIH VIJAKA

razmak sidrenih vijaka- 600mm

-odabrani vijci M30; materijal 8.8

31

ZADOVOLJAVA

3.4. PRORAČUN ZAVARENIH SPOJEVA

a) proračun zavara nosećeg stupa i noseće grede (skica u prilogu – SKICA 7)

a = 5

32

Savijanje:

Smik:

LITERATURA

[1] PRENOSILA I DIZALA, Podloge uz predavanja,

Zagreb 2004., prof. Dragutin Ščap

[2] PRENOSILA I DIZALA, Podloge za konstrukciju i proračun,

Zagreb 1988., prof. Dragutin Ščap

[3] KRAUTOV STROJARSKI PRIRUČNIK, Zagreb 1976.

[4] www.skf.com

[5] DEMAG drive designer – www.demagdrivedesigner.com

[6] ELEMENTI KONSTRUKCIJA, Cvirn-Herold

[7] ELEMENTI STROJEVA, Decker

33