KODUTöö AINES "MASINATEHNIKA" (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
MEHHATROONIKAINSTITUUT
KODUTÖÖ AINES “ MASINATEHNIKA ”
SEINARIIULI PROJEKTEERIMINE
ÜLIÕPILANE:
KOOD:
JUHENDAJA : Igor Penkov
TALLINN
2006
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
MEHHATROONIKAINSTITUUT
MASINATEHNIKA MHE0061
ÜLESANNE NR. 1
Projekteerida seinariiul . Arvutada plaadi paksus ning valida pikkusega l = 1500 mm konsoolide ristlõige. Kontrollida ühendust ääriku ja seina vahel.
Kandevõime m = 200 kg
Talade vahe l1 = 3000 mm
Töö välja antud: 28.10.2006 a.
Esitamise tähtpäev: 21.12.2006 a.
Töö väljaandja: I. Penkov
Tähistus
F – jõud, N;
FE – poldi eelpingutusjõud, N;
R – reaktsioonijõud, N;
q – lauskoormuse joonintensiivsus, N/m;
M – paindemoment , Nm;
m – mass, kg;
l – pikkus, mm;
h – ristlõike pikkus, mm;
b – ristlõike laius, mm;
d1 – poldi siseläbimõõt, mm;
A – ristlõike pindala, cm2;
Si – ristlõike staatiline moment, cm3;
W – telgvastupanumoment , cm3;
I – ristlõike inertsimoment , cm4;
g – raskuskiirendus , m/s2;
ρ - materjali tihedus, kg/m3;
σ - normaalpinge, MPa;
τ - tangentsiaalpinge , MPa;
S – varutegur ;
n – poltide arv;
Sisukord
1. Projekteerimise objekt ja lähted ..................................................................... 3
2. Vaheplaadi arvutus ........................................................................………..... 3
3. Konstruktiivsete elementide valik .................................................................. 5
4. Keevisõmbluste tugevuskontroll .................................................................... 6
5. Kinnituspoltide tugevuskontroll ..................................................................... 8
6. Ääriku arvutus ................................................................................................ 10
Kokkuvõte ja järeldused ..................................................................................... 11
Kasutatud kirjandus ............................................................................................ 11
Lisa ..................................................................................................................... 12
1. Projekteerimise objekt ja lähted
Ülesandeks on projekteerida seinariiuli konsoolid pikkusega 1500 mm. Kontrollida ühendust ääriku ja seina vahel. Riiuli kandevõime on 200 kg ja talade vahekaugus 3000 mm.
2. Vaheplaadi arvutus
Plaadil tekkiv maksimaalne paindemoment leiame tingimusest, et koormus 200 kg on ühtlaselt jagatav plaadi pinnal. Seega plaadile mõjuv jõud loeme samuti ühtlaselt jagatuks plaadi pinnal ning jõu intensiivsust võib leida võrrandist
[1]. Lihtsustades arvutamist koondame kogujõud plaadi tsentrisse. Siis plaadile mõjuv summaarne jõud on
F=mg=200*9,812000 N 2 kN.
Reaktsioonjõudude leidmine.
N
N.
Sele 1. Paindemomentide epüür.
Maksimaalne paindemoment
Nm
Plaadi ristlõikeks on ristkülik laiusega h = 1500 mm. Plaadi paksust b arvutame painde tugevustingimusest
Plaadi materjal: teras S235J2G3 (EN 10025) [2, 3]
Mehaanilised omadused:
voolavuspiir – ReH (σy) = 235 MPa;
tugevuspiir – Rm (σu) = 360 - 510 MPa;
elastsusmoodul – E = 2,1.105 MPa;
nihkeelastsusmoodul – G = 8,1.104 MPa.
Siis lubatav paindepinge
MPa,
kus S = 1,5 – tugevuse varutegur.
Minimaalne telgvastupanumoment
m3
Plaadi telgvastupanumoment seega seega
m. Valime b=6,5 mm.
Plaadi mass
kg
3. Konstruktiivsete elementide valik
Konsoolil tekkiv maksimaalne paindemoment leiame tingimusest, et koormus 200 kg on ühtlaselt jagatav kahte konsooli vahel. Konsoolile mõjuv jõud loeme ühtlaselt jagatuks tala pikkusel l. Lihtsustades arvutamist koondame kogujõud tala tsentrisse. Siis konsoolile mõjuv jõud on
kN
ja maksimaalne paindemoment
Nm.
Painde tugevustingimusest
leiame konsooli ristlõike minimaalse telgvastupanumomendi
Materjal: teras S355J2H (EN 10025) [2, 3]
Mehaanilised omadused:
voolavuspiir – ReH (σy) = 355 MPa;
tugevuspiir – Rm (σu) = 510 - 680 MPa;
elastsusmoodul – E = 2,1.105 MPa;
nihkeelastsusmoodul – G = 8,1.104 MPa.
Siis lubatav paindepinge
MPa
ning minimaalne telgvastupanumoment
cm3 = 6,7 cm3
Sobiv ristlõike:
toru 50x50x2,5 [2, 3], W = 8,07 cm3, mass m = 3,6 kg/m.
Valime nelikanttoru 50x50x2,5
Mõõtmed ja ristlõigete parameetrid
kõrgus – h = 50 mm;
laius – b = 50 mm;
seinapaksus – t = 2,5 mm;
mass – m = 3,6 kg/m;
ristlõikepindala – A = 4,59 cm2;
välispindala – Au = 0,191 m2/m;
inertsimoment – Ix = 27,53 cm4;
inertsimoment – Iy =16,94 cm4;
vastupanumoment – Wx = 8,07 cm3;
vastupanumoment – Wy = 6,78 cm3;
polaarvastupanumoment – Wv = 10,22 cm3.
Konsoolil tekkiv tegelik pinge
MPa
Tugevuse varutegur
Vajalik varutegur S = 1,3 ... 2,9. Valitud toru 50x50x2,5 rahuldab antud tingimust.
4. Keevisõmbluste tugevuskontroll
Keevitus on ümber liite perimeetri.
Keevisõmbluse kaatetiks valime k = 2,5 mm.
(tavaliselt võrdub keevitava plaadi paksusega)
b1 = 55 mm; b2 = 50 mm;
h1 = 55 mm; h2 = 50 mm;
k = 2,5 mm;
Liide ristlõikepindala (Sele 3)
Ristlõikepindala
cm2.
Vastupanumoment
cm3.
Pinge paindemomendist
MPa
Pinge põikjõust
MPa
Ekvivalentpinge
MPa
Piirpinge
MPa
(Ääriku materjaliks on valitud teras S355J2G3, seega voolavuspiir ReH = 355 MPa).
Keevisõmbluste tugevuse varutegur
Varutegur peab jääma piiridesse S = 1,3 ... 2,5.
Loeme tugevusvaru rahuldavaks.
5. Kinnituspoltide tugevuskontroll
Konsooli kinnitamiseks seinaga on valitud 4 polti tugevusklassiga 8.8.
Ääriku paindepinge
MPa
Ääriku laius b ja kõrgus h on valitavaid konstruktiivselt, lähtudes peale keevitava profiili suurusest ja pidades silmas nelja poldi kinnitamist koos mutritega ja seibidega.
Garanteerides ääriku mitteavamist peab minimaalne ekvivalentpinge seina ja ääriku vahel olema
[4, 5]. Valime MPa.
Kuna
siis
Mpa
Survepinge tekkib poldi eelpingutusjõust, kusjuures
Siis kN
Valime FE = 12 kN
Poltidele mõjuva välisjõudu F1 saame tingimusest
Siis
kN
Koormus enamkoormatud poldile
kN
kus χ - koormusetegur, χ = 0,2 ... 0,3.
Siis minimaalne keerme siseläbimõõt
m
kus MPa
Valime polt M10 – 8.8 [6, 7, 8], mille d1 = 8,376 mm [9, 10, 11], (vt. Lisa, Tabel1).
Siis poldi sisepinge
MPa
ja tugevuse varutegur
Poldi lõiketugevus
Jõud F on jagatud nelja poldi vahel. Siis ühele poldile mõjuva lõikejõudu saame tasakaaluvõrrandist:
N
Lõikepinge
MPa
MPa
Seega ääriku kinnitamiseks võib kasutada poldid M10 – 8.8.
6. Ääriku arvutus
Ääriku materjaliks valime teras S355J2G3 (EN 10025) [2, 3]
Plaadile mõjuv poltide eelpingutusjõud FE = 12 kN. Seibi M10 (DIN 125-1 A) välisläbimõõt D = 21 mm ja siseläbimõõt d = 10,5 mm [7, 8, 11] (vt. Lisa, Tabel 2).
Lõikepinge
MPa
Siis minimaalne plaadi paksus
m.
Valime δ = 4 mm.
Survepinge ( muljumine )
kus muljumispindala
mm2.
Siis
MPa
Mpa
Kokkuvõte ja järeldused
Riiuli vaheplaadiks saab kasutada terasplaati paksusega 5 mm. Materjal S235J2G3. Konsoolideks on nelikanttorud 50x50x2,5, materjal S355J2H. Keevisõmblused kaatetitega 4 mm ümber liite perimeetri. Riiuli ja seina ühendus poltidega M10-8.8, eelpingutusjõud FE = 12 kN.
Kasutatud kirjandus

1. Jürgenson A. Tugevusõpetus. Tln., Valgus, 1985.

2. http://www.ruukki.com/ee , august 2006

3. Rautaruukki terastooted. Käsiraamat. Otava, 1996.

4. Kleis I. Masinaelemendid . Konspekt bakalaureusõppeks. Tln., 2005

5. Dobrovolski V.A. jt. Masinaelemendid. Tln., Valgus, 1971.

6. http://www.bossard.co m , august 2006

7. Bossard. Kataloog. 1995.

8. http://www.balticbolt.ee/ , august 2006

9. Strizak V. Lahtivõetavad liited . Tln., Valgus, 1984

10. Masinaehitaja käsiraamat, köide II. Koost . H. Lepikson. Tln., Valgus, 1971

11. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1., М., Машиностроение, 1982
Lisa
Tabel 1. Meeterkeerme mõõtmed, mm
keerme samm, P
välisläbimõõt, d
keskläbimõõt, d2
siseläbimõõt, d1
0,40
2,0
1,740
1,567
0,45
2,5
2,208
2,013
0,50
3,0
2,675
2,459
0,60
3,5
3,110
2,850
0,70
4,0
3,546
3,242
0,75
4,5
4,013
3,688
0,80
5,0
4,480
4,134
1,00
6,0
5,350
4,918
1,25
8,0
7,188
6,647
1,50
10
9,026
8,376
1,75
12
10,863
10,106
2,00
14
12,701
11,835
2,00
16
14,701
13,835
2,50
18
16,376
15,294
2,50
20
18,376
17,294
2,50
22
20,376
19,294
3,00
24
22,051
20,752
3,00
27
25,051
23,752
3,50
30
20,727
26,211
3,50
33
30,727
29,211
4,00
36
33,402
31,670
4,00
39
36,402
34,670
4,50
42
39,077
37,129
4,50
45
42,077
40,129
5,00
48
44,752
42,587
5,00
52
48,752
46,587
5,50
56
52,428
50,046
5,50
60
56,428
54,046
6,00
64
60,103
57,505
6,00
68
64,103
61,505
Tabel 2. Seibi mõõtmed, mm
keerme välisläbimõõt
seibi siseläbimõõt, d
seibi välisläbimõõt, D
seibi
paksus, S
2,0
2,2
5,0
0,3
2,5
2,7
6,5
0,5
3,0
3,2
7,0
0,5
4,0
4,3
9,0
0,8
5,0
5,3
10,0
1,0
6,0
6,4
12,5
1,6
8,0
8,4
17,0
1,6
10,0
10,5
21,0
2,0
12,0
13,0
24,0
2,5
14,0
15,0
28,0
2,5
16,0
17,0
30,0
3,0
18,0
19,0
34,0
3,0
20,0
21,0
37,0
3,0
22,0
23,0
39,0
3,0
24,0
25,0
44,0
4,0
27,0
28,0
50,0
4,0
30,0
31,0
56,0
4,0
36,0
37,0
66,0
5,0
42,0
43,0
78,0
7,0
48,0
50,0
92,0
8,0