irm30015 konstruksjon med 3d modellering 2 15.12.2015 redacted

DELEKSAMEN 1:

Emne: IRM30015 Konstruksjon med 3D-modellering 2

Grupper: Dato:

Valgfag på Maskin Tirsdag 15.12.2015

Antall sider

Oppgavesider:

Sensurfrist: 14.1.2016

Lærer: Egil Berg Tid:

Kl. 0900-

Antall vedleggsider:

1

Hjelpemidler:

INGEN bortsett fra SKF-katalog, tekniske tabeller

eurokode 3, kalkulator og skrivesaker.

Studenten tar selv med kalkulator, eurokode 3, SKF-katalog og tekniske tabeller.

Tekniske tabeller kan være: J. Johannesen: Tekniske Tabeller, og Fagbokforlaget:

Stålkonstruksjoner profiler og formler.

Det er tillatt med egne skrevne notater i tekniske tabeller, men ikke løse ark eller lapper.

KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

Oppgave 1. Eurokode 3 (Steinar) 2

Oppgave 2. Utmatting (Egil) 3

Oppgave 3. Kulelager (Egil) 4

Oppgave 4. Tannhjul (Steinar) 4

Vedlegg 1: Faktorene b1, b2 og q 5

Tverrsnitt

qEd = 20 kN/m

Y t t

180

••-:,'"," 7 -7- 200

L = 5m

180 200

Figuren over viser en fritt opplagt bjelke med jevnt fordelt last og tverrsnittet av profilet.

Materialet er S-355.

Bestem tverrsnittsklasse for bjelken.

Vis at det plastiske motstandsmomentet for profilet Wpi,y = 542 000 mm3.

Vi går ut fra at denne bjelken er gaffellagret. Må vi ta høyde for at denne bjelken kan vippe med dette profilet, og hva er xl-r?

Bestem utnytelsesforholdet når vi kontrollerer lasten opp mot bjelkens momentkapasitet.

Vi fortsetter med samme bjelke, men bytter ut den jevnt fordelte lasten, med en sentrisk punktlast aksielt inn i den ene enden, slik som figuren under viser.

NEd =200kN

L = 5m

Bestem utnytelsesforholdet når vi kontrollerer lasten opp mot bjelkens kapasitet basert på bøyningsknekking. Treghetsradiusen iy = i = 67,3 mm

Til slutt prøver vi begge lastene til sammen slik som figuren under viser.

qEd = 20 leN

•t tr ,r NEd =200kN

L = 5m

3

Bestem utnytelsesforholdet når vi tar med begge belastningstypene.

Bruk interaksjonsformelen.

4.

NB: Oppgave 2, 3 og 4 tar alle utgangspunkt i figur 4 (nederst på siden).

En vifte med et roterende maskineri er vist i figuren nedenfor. Akselen er lagret ved A og B og vi skal regne på belastningen i snitt

Akselen har følgende geometriske verdier:

a = 160 mm b = 60 mm c = 145 mm r = 2 mm (se R2) d = 15 mm D = 20 mm Vi ser i denne oppgaven bort fra vridespenningen.

Akselen belastes med en radiell kraft Q =500 N som overføres mellom tannhjulene, og til akselen. Q tas opp av lagerkreftene i A og B.

I

tillegg belastes akselen med den aksielle kraften Fa= 5000 N, som overføres fra viften, tas opp av dobbeltlagret i B, og fører til trykkspenninger i akselens lengderetning.

Vis at nominell spenning i snitt er:

crn= crnm± crna= -28 ± 60 MPa (ta med ett desimal i beregningene) Akselen er

og har materialet St 50-2 med følgende egenskaper:

Re= 295 MPa, Rra= 470 MPa, E-modul: E = 2,1.105 MPa Utmattingsfastheten for stålet i akselen:

= 0 ± 260, og 210 ± 210 MPa

Tegn en skisse av Smiths diagram og finn cra(utmattingsamplituden).

Vi regner med en formfaktor Kt = 1,83

Regn ut sikkerheten mot utmattingsbrudd

Snitt - R2—

d D

DIN 628 SKF- SKF7304 BECBP

Vi skal nå se på dobbeltlagret på akselen som består to enkle lager SKF 7304 BECBP montert i universell parring (se tidligere figur).

Kreftene er som tidligere: B = 364 N og Fa = 5000 N. Turtallet er n = 5000 r/min.

Regn ut lagerets nominelle levetid L10h= ?

Smøreoljen er «Meget ren» (velg konservativ verdi) og har en viskositet ved 40°C:

Vao= 100 mm2/s. Driftstemperaturen er 70°C.

Vis at viskositetsforholdet icblir ca. 3.

Regn ut lagerets modifiserte levetid Lioffin= aSKF*LlOh= ?

pp4,4‘e 4 I nrih I

Girkassen består av to tannhjul med modul m = 3. Antall tenner på tannhjulene er Zi = 50 og Z2 = 27. Inngrepskraften er den kraften som er merket på tegningen som Q = 500 N.

Inngrepsvinkelen er 20°. Turtallet er n = 5000 r/min for det lille tannhjulet.

Beregn akselavstanden mellom de to tannhjulene.

Beregn effekten motoren må ha når virkningsgraden mellom de to tannhjulene er

= 0,97.

20° Q

QQ

Effekt:

P = M

n•n-

CO = 30

Figur 4.56 KjervIelsomehtstaktor ri for stål

1. 0

I

,1 0.9

Figur 4.44 Dimensjonsfaktor b, ^{b ril}

1.0

,

e: ler= t

b: r1r11111Pt.

S2lPt 0: FInt1r-e1c1

3royczireic

4

2

me0 ve1en.z=r...;=1

0- Med ».1m1n.,0

400 600 eoo ¹⁰⁰⁰ 1200 1400

St.,zekk f esthet.

Figur 4»45 Overflatefaktor

(Pkzi),

0.4

0.3

0.2

2 31

meryrf5 r 1111

0.1 I

02 0.2 0.4 0,6 0.8 1 e

Li

0.04 0.0 0.09 0.1

•••••

0. ;;'

1`.;

20 30 .sO 1Ct=i;'=1:= C.•