Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilište u Zagrebu

Katedra za konstruiranje i razvoj proizvoda

www.cadlab.fsb.hr

KONSTRUIRANJE POMOĆU RAČUNALA - CAD

Programski zadatak

Naprava za stezanje – zadatak 104

Ime i prezime: Luka Drobilo

Matični broj: 0035163327

Grupa: 3RI

Asistent: Krešimir Osman, dipl. ing.

Zagreb, 2010.

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 2

Popis datoteka po direktorijima:

1. Crteži:

klin.CATDrawing

letva postolja.CATDrawing

nosac.CATDrawing

ploca.CATDrawing

poklopac.CATDrawing

poklopac klina.CATDrawing

poklopac klina straznji.CATDrawing

postolje.CATDrawing

rucka.CATDrawing

sapa.CATDrawing

sklop glavine.CATDrawing

sklop sape.CATDrawing

stezaljka.CATDrawing

stranica.CATDrawing

vratilo.CATDrawing

zavareno postolje.CATDrawing

zubna letva.CATDrawing

zupcanik.CATDrawing

2. Kinematička analiza

otpustanje.avi

stezaljka – kinematika.CATProduct

stezanje.avi

3. Model

Kapa opruge.CATPart

klin.CATPart

lezaj r.CATPart

lezaj r_a.CATPart

M5x10.CATPart

M10x35.CATPart

M20x30.CATPart

M20x40.CATPart

M20x55.CATPart

nosac.CATPart

opruga.CATPart

pero.CATPart

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 3

ploca.CATPart

poklopac.CATPart

poklopac klina.CATPart

poklopac klina stražnji.CATPart

postolje.CATPart

postolje – letva za crtež.CATPart

postolje – za crtež.CATPart

rucka.CATPart

shapa.CATPart

stranica.CATPart

vratilo.CATPart

zatik.CATPart

zubna letva.CATPart

zupcanik.CATPart

podsklop1.CATProduct

podsklop2.CATProduct

podsklop3.CATProduct

stezaljka.CATProduct

4. Pdf

klin.pdf

letva postolja.pdf

nosac.pdf

ploca.pdf

poklopac.pdf

poklopac klina.pdf

poklopac klina straznji.pdf

postolje.pdf

rucka.pdf

sapa.pdf

sklop glavine.pdf

sklop sape.pdf

stezaljka.pdf

Stezaljka – kompletni crteži.pdf

stranica.pdf

vratilo.pdf

zavareno postolje.pdf

zubna letva.pdf

zupcanik.pdf

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 4

Okvirni proračun dimenzija, glavnih sila i naprezanja na sklop

Budući je cilj sklopa ručno upravljanje, kao silu kojom djelujemo na sklop pretpostavit ćemo ručnu

silu FR = 200N kao maksimalnu vrijednost ručne sile koju je potrebno uložit za upravljane sklopom

te pri kojoj se ostvaruje i maksimalna vrijednost sile na obradak. Za materijal E295 koji koristimo u

sklopu (isključivši oprugu i ležajeve) dopuštene vrijednosti dinamičkog naprezanja na vlak i smik su:

2

2

2

50

85

80

mmN

mmN

mmN

Sdop

fdop

Vdop

iz materijala s linka na 3. stavci korištene literature

zupčanik

klin

zubna

letva

FR

ω

FZUP1=-F

ZL

FKL1=-F

ZUP2

FZL=F

R

FZUP2=F

R

v

v

12

nosač

.

FKL2=-F

KL1

FNZ=F

Z

FNZ=F

Z

FNX=-F

KL2

prikaz sila uklinjenja na nosač

prikaz maksimalne sile zupčanika

na dodiru zubiju nosača sa klinom

FN

FNY

FZUPmax

20º

FN

20º

12º

12º

X

Y

Z.

dimenzije zupčanika

mmmt

m

Dz

mmmDD

mmmDD

mmD

mmm

w

wf

wk

w

566.124

204

80

7045.2805.2

8842802

80

4

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 5

Prema skici sklopa kojom je zadan zadatak okvirno je očitana vrijednost promjera diobene kružnice (Dw) i

za naš sklop odabrana kao 80mm. Uzevši u obzir promjer diobene kružnice, za modul zupčanika (m)

odabrana je standardna veličina 4mm kako bi dobili srazmjerne proporcije zubi i promjera zupčanika.

Proračunom zupčanika dobili smo i vrijednosti promjera tjemene kružnice zupčanika (Dk), promjera

korijenske kružnice zupčanika (Df), broja zubi (z) i koraka zupčanika (t).

dimenzije zubne letve

Za modul zubne letve uzet je isti modul kao i za zupčanik, m = 4mm, pomoću kojega smo izračunali i

udaljenost tjemena zubi od diobene linije (hk), udaljenost od diobene linije do korijena zubi (hf) te korak

zubi zubne letve (t). Proračun takoĎer vrijedi i za zube klina i nosača budući su moduli, ako i ostale

dimenzije isti.

mmmt

mmmh

mmmh

mmm

f

k

566.124

525.1

4

4

Maksimalna sila koja će djelovati na na zube zupčanika i zubne letve je okomita sila FZUPmax koja djeluje na

dodirnoj površini dva zuba i okomita je na površinu.

NFF

FRz

ZUP 102420cos

962

20cos

22

max

maksimalna sila na obradak

Ntgtg

FF

NF

Rz

R

94112

200

12

200

naprezanje zavara postolja

22

2

80355.0

355.02656

941

265682.2)9627042352(

82,245cos

2

2

mmN

VdopmmN

Vzav

VdopVzav

mmN

zav

zVzav

zav

A

F

mmA

mmb

> uvjet je zadovoljen

22

2

5008.0

08.02593

20045sin

259382.2)82.289622353(

1

1

1

2

1

mmN

SdopmmN

IIzav

mmN

IIzav

rIIzav

IIzav

A

F

mmA

> uvjet je zadovoljen

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 6

22

2

5071.0

71.0280

20045cos

28082.2)704(

2

2

2

2

2

mmN

SdopmmN

IIzav

mmN

IIzav

rIIzav

IIzav

A

F

mmA

> uvjet je zadovoljen

Na zavar postolja takoĎer djeluje i fleksijska sila uzrokovana silom na obradak. Sila će djelovati na kraku

140mm od točke djelovanja sile na kljunu šape do težišta zavara.

22 8562.1

62.181362

140941140

813625.92

7526019

5.922

185

752601912

)82.22702(235

12

70282.22235

21

3

1

1

4

33

mmN

fdopmmN

fzav

zavx

zfzav

zavxzavx

zavx

mmN

W

F

mme

IW

mme

mmI

> uvjet je zadovoljen

65

2.82 2.82

2.8

2

70

skica zavara poklopca s postoljem

235

70

70

235

96 96

skica zavara postolja s letvama postolja

2.8

2

2.8

2

2.8

2

2.8

2

2.82

2.82

2.82

2.82

45

naprezanje zavara stražnjeg poklopca klina

22

2

500051.0

0051.0580

94.2

94.281.93.0

580)82.2270652(

82,245cos

2

1

1

2

mmN

SdopmmN

zav

Sdopzav

mmN

zav

Gzav

poklG

zav

A

F

NgmF

mmbA

mmb

> uvjet je zadovoljen

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 7

naprezanje zatika

Na zatik djeluje kompletna vertikalna sila kojom obradak djeluje na sklop te uzrokuje smično naprezanje

na odrez po presjeku zatika na dva označena mjesta te djeluje fleksijskim naprezanjem na savijanje zatika.

22

2

505.1

5.12.3142

941

2

2.3144

20

4

222

mmN

SdopmmN

zavt

Sdopzat

mmN

zat

zzat

zat

A

F

mmD

A

> uvjet je zadovoljen

22

2

851.8

1.8201.0

5.275.09415.0

1.0

5.05.033

mmN

FdopmmN

zat

Fdopzat

mmNz

zatd

aF

> uvjet je zadovoljen

naprezanje opruge

Opruga nenapregnute duljine 35mm je postavljanjem u sklop u otpušteni položaj sklopa

prednapregnuta i stisnuta na 33.6mm, da bi pri stezanju sklopa opruga bila stisnuta na „radnu“

dimenziju 25mm čime dobivamo najveću dopuštenu vrijednost karakteristike opruge za odabrani

materijal Č2133.

D = 8mm – promjer namotaja opruge ; d = 2mm – promjer žice opruge

21400mm

NRm iz materijala s linka na 5. stavci korištene literature

42

8

d

Dw hladno namatanje

2630140045.045.0mm

NRmdop

mmN

x

Fc

ND

dF

dop

dop

dop

7.2410

247

24788

6302

8

33

Deformacija opruge u početnom i konačnom položaju će uvijek biti jednaka, a naprezanje opruge je

uzrokovano silom koja je uzrokovana opiranjem opruge o stjenku postolja i šapu. Budući se to postiže

oblikom šape i postolja, silu ne možemo odrediti nego će ona ovisiti o karakteristici opruge. Tako da

ukoliko će karakteristika opruge biti manja ili jednaka izračunatoj za zadani maksimalni progib (u slučaju

kada je sila jednaka dopuštenoj sili) opruga će zadovoljavati uvjete.

provjera ležajeva

Na sklopu su nam potrebna dva ležaja, jedan koji prima radijalna i drugi koji prima radijalno-aksijalna

opterećenja. Zbog zahtjeva na male dimenzije te malih zahtjeva na sam ležaj, odabrani su SKF-ovi

kompozitni ležajevi od B-kompozita (proizvoĎačeva oznaka). Provjera ležaja je vršena pomoću programa

FZ

a a

b

d

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 8

za provjeru ležajeva na SKF-ovoj stranici (link na 8. stavci korištene literature). Prema uvjetima sklopa, na

radijalni ležaj djeluje ukupna radijalna sila na osovinu koju dobijemo kao:

NFFF ZUPZUPr 283200200 222

1

2

1

Dok na radijalno-aksijalni ležaj djeluje i aksijalna komponenta koju čini težina sklopa glavine:

NgmF sga 4381.93.4

Za ostale elemente u izračunu uzeti su obodna brzina 0.2 m/s iz koje dijeljenjem s radijusom distantne

kružnice dobijemo kutnu brzinu od 5 s-1

, temperatura 20 ºC te je zanemareno trenje.

Kao radijalni ležaj odabran je kompozitni ležaj PCM 303425 B

> PredviĎeni radni vijek ležaja: Gh = 24923 h

Kao radijalno-aksijalni ležaj odabran je ležaj PCMF 303426 B

> PredviĎeni radni vijek ležaja: Gh = 24919 h

Korišteni standardi

Luka Drobilo: Naprava za stezanje – zadatak 104

Konstruiranje pomoću računala - KPR, FSB • www.cadlab.fsb.hr 9

1. DIN 509 standard za upuste na mjestima promjene promjera vratila

2. DIN 332 standard za središnje uvrte

3. ISO 2491 standard za pera i pripadajuće utore

4. ISO 724 strandard za metričke navoje

Korištena literatura

1. Bojan Kraut – Strojarski priručnik (Tehnička knjiga, Zagreb 1975.)

2. Zvonko Herold – Računalna i inženjerska grafika (FSB, Zagreb 2003.)

3. http://brod.sfsb.hr/ksk/cvrstoca/Dop_naprezanja.pdf

4. http://www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zvd_kons_stroj/nas/Elementistrojeva2/Download/Proracun_jednostupan

jskog_reduktora_ES_2.pdf

5. http://www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zvd_kons_stroj/katedre/konstruiranje/kolegiji/ke1/ke1_materijali_vj/12.

Opruge.pdf

6. http://www.rcub.bg.ac.yu/~ggajic/pub/catia/

7. http://gtrebaol.free.fr/doc/catia/

8. http://www.skf.com/portal/skf/home/products?newlink=first

9. http://www.skf.com/skf/productcatalogue/calculationsFilter?lang=en&newlink=&prodid=&action=PlainCa

lc3