Problem z elementami podnośnika

[Aero01]

Witam,

Zaprojektowałem i zleciłem do wytoczenia elementy podnośnika (podnośnik napędzany nakrętką, unoszony element= 500kg, wysokość unoszenia 10cm, używany max. 2-3 razy dziennie, brak smarowania - tylko smar na gwincie podczas montażu, tarcie miedzy nakrętką, a podestem pomijam, ponieważ zastosowałem łożysko wzdłużne igiełkowe), niestety podczas testów podnośnik unosi się 3-4 cm z wielkim trudem, silnik grzeje się mocno, do momentu aż podnośnik zatrzyma się.

Mam kilka pytań i prosiłbym o poradę, ponieważ chcę poprawić wadliwe części i spróbować ponownie:

1. Użyłem silnika z przekładnią planetarną i następnie przekładnią łańcuchową, moment max. na nakrętce to ok. 32Nm. Wg. obliczeń moment skręcający wynosi 17Nm dla wsp. tarcia stali w ruchu 0,1 i aż 27,5Nm dla wsp. stali statycznie 0,17 - szczerze mówiąc nie do końca jestem pewien który jest bardziej realny w moim przypadku, w książkach i internecie są różne wartości dla tych samych materiałów. Czy taki nadmiar momentu jest wystarczający?

2. W obecnej konstrukcji zastosowałem gwint trapezowy niesymetryczny, w pierwszym egzemplarzu nakrętka i śruba były ze stali nierdzewnej i przy pierwszej próbie podnośnik się zatarł (po 1cm pracy pod obciążeniem). Śrubę odesłałem do przetoczenia i tokarz dorobił do niej nakrętkę. Niestety co okazało się kilka dni temu tokarz zebrał również gwint i śruba, ani nakrętka nie trzymają wymiarów z norm - nakrętkę z brązu nie da się wkręcić na śrubę niezatartą (miałem ich kilka sztuk). Tokarz powiedział, że robi nakrętkę do śruby, ja myślałem że wg. podanych wymiarów i będę mógł ją przetestować zarówno na śrubie zatartej, jak i nieużywanej. Czy tutaj może być cały problem?

3.Chciałem wykonać jeszcze jedną nakrętkę z brązu, lecz dla o właściwych wymiarach gwintu śruby niezatartej i przetestować. Tokarz polecił, aby zrobić wszystko od nowa, "bo ten gwint to jakiś nietypowy" i zrobić wszystko na gwincie trapezowym symetrycznym (ma większe doświadczenie w wykonywaniu tego typu), użyć stali narzędziowej hartowanej zarówno dla nakrętki, jak i śruby. Podnośnik będzie używany na zewnątrz, więc obawiam się czy nie zacznie rdzewieć. Lepszym rozwiązaniem byłaby stal nierdzewna hartowana, ale czy znowu się nie zatrze?

4.Polecił także aby zwiększyć wysokość nakrętki z 10mm do 20mm. Wg. wyliczeń min. wys. nakrętki to 6mm, więc założyłem że 10mm jest wystarczające. Z kolei wg. warunku dobrego prowadzenia śruby i nakrętki wys. nakrętki powinna być 1,2-1,5 razy wyższa niż szerokość gwintu. Niestety przy szerokości gwintu 60mm (nie dobrana z obliczeń - przez śrubę o kształcie rury przechodzą przewody i jest to najmniejsza możliwa szerokość gwintu, jaki mogę użyć) daje to 72-90mm i jest niemożliwe ze względu na małą ilość miejsca, gdzie podnośnik ma być zamontowany. Zostawić 10mm czy 20mm nakrętka faktycznie może pomóc?

Trochę się rozpisałem, ale już sam nie mam pojęcia co teraz robić - wszystko od nowa na gwincie symetrycznym i stali hartowanej, czy sama nakrętka załatwiłaby sprawę.
Dziwne jest to że podnośnik rusza bardzo mocno, lecz po kilku cm staje z gorącym silnikiem. Wydaje mi się że przy za słabym napędzie nie powinien ruszyć, a jeśli ruszył to powinno być już tylko lżej... a niestety nie jest.

Będę przeogromnie wdzięczny za jakąkolwiek wskazówkę.

Pozdrawiam

[Areo84]

Witam kolegę o bardzo podobnym nicku.

Nie ma co się dziwić że silnik grzeje się się i nie daje rady jak się śruba z nakrętką zaciera.
Użycie tu pary stal- stal niehartownej nie jest dobrym pomysłem zwłaszcza gdy pracuje to przy znikomym smarowaniu . Nakrętka z brązu np. gat. B101współpracująca nawet z niehartowaną śrubą stalową jest o niebo lepszym wyjściem . Stal hartowana na śrubę i nakrętkę- fajnie , zwłaszcza jak powierzchnie współpracujące gwintu będą dokładnie wykonane i gładkie. Tylko że wykonanie takowej w hartowanej stali nie będzie takie piękne i proste a w dodatku w narzędziowce, chyba że ktoś będzie bawił się w szlifowanie, a cena to dla Ciebie rzecz drugorzędna. Ale jeśli tak to zamiast narzędziówki wystarczyłaby jakaś gatunkowa stal chromowa do ulepszania cieplnego 41Cr4 czy coś podobnego.


Dużo łatwiej wyrzeźbić tą nakrętkę w brązie i będzie chodzić nawet przy znikomym smarowaniu i tego rozwiązania bym się trzymał. Tak też zwykle robią producenci
http://www.ebmia.pl/mechanika-dzwigniki ... _1870.html

Bardzo ładnie że dałeś łożysko oporowe, ale jeśli chodzi o dobranie napędu to wydaje mi się że jest trochę zbyt słabawy. Popatrz na te gotowe kupne podnośniki . Taki na 330kG rozwija moment 50Nm, a na 620 kG- 92Nm. to o wiele więcej niż Twoje 32Nm. I tamte mają śruby Tr 36x6, przy gwincie o większej średnicy- 60mm ( jeśli dobrze zrozumiałem) ten moment wcale mniejszy być nie powinien (chyba że skok dużo mniejszy). Oczywiście zależy w głównej mierze od wymiarów śruby (skok, średnica), zastosowanych materiałów, smarowania , chropowatości powierzchni czyli tego co przekłada się na ogólny wps. tarcia. Zresztą ten współczynnik też nie jest stały i zmienia się wraz prędkością ruchu.

Widzisz, gwint trapezowy to taka franca, która rozprasza znaczną część mocy napędu na pokonanie sił tarcia na zwojach gwintu i z tego powodu trzeba projektować napęd z solidnym zapasem .

Zwiększenie wys. nakrętki nie zaszkodzi , ale i raczej nie rozwiąże twoich problemów. 10mm to jakoś mocno chudo jak na taką śrubę. Może kosić.

Daj co najmniej 2x większy moment na napęd, zastąp stalową nakrętkę wyższą z brązu i będzie hulać aż miło.

[Aero01]

Witam

Dzięki za wyjaśnienie, ale chciałem jeszcze sprostować kilka wątków.

Gdy śruba i nakrętka była ze stali nierdzewnej to zatarła się od razu, a silnik grzeje się teraz - nakrętka z brązu i śruba ze stali nierdzewnej (ta zatarta i przetoczona ze względu na wyszarpane kawałki gwintu).
Też wydaje mi się, że tu jest problem.

Z tego co się dowiedziałem, to tokarz chce najpierw wytoczyć elementy, a później zahartować.
Chciałbym zostać przy brązie, ale nakrętka ma wewnątrz gwint, a na zewnątrz koło łańcuchowe i obawiam się, że w przypadku miękkiego brązu zęby mogą się szybko zużyć
On proponuje stal narzędziową, ja wolałbym nierdzewną, żeby wyeliminować rdzewienie podnośnika pracującego na zewnątrz.

Faktycznie podane przez Ciebie podnośniki mają mocniejsze napędy, ale - jak zresztą przypuszczałeś - mają 2x większy skok gwintu, niż mój podnośnik (3mm).
Ogranicza mnie ilość miejsca, ale spróbuję zrobić większe przełożenie na przekładni łańcuchowej.

I jeszcze co do wysokości nakrętki - przyjąłem 10mm ze względu na ograniczenie jego wymiarów (im wyższa nakrętka tym dłuższa śruba, żeby otrzymać tą samą wysokość unoszenia). Wg. moich wyliczeń 10mm wytrzyma 800kg. Testowałem podnośnik po montażu pod obciążeniem stałym ok. 500kg z chwilowym zwiększaniem nacisku - wszystko w porządku.
Wiem, że to rozważania teoretyczne, ale wolę zapytać kogoś o większym doświadczeniu - zwiększenie wysokości nakrętki jest konieczne?
Dokłada mi to sporo roboty i komplikuje kompaktowość urządzenia, ale jeśli trzeba to poprawię

[Areo84]

Gdy śruba i nakrętka była ze stali nierdzewnej to zatarła się od razu, a silnik grzeje się teraz - nakrętka z brązu i śruba ze stali nierdzewnej (ta zatarta i przetoczona ze względu na wyszarpane kawałki gwintu).

Jeśli silnik tak kuleje z nakrętą z brązu to raczej ten napęd jest stanowczo za słaby.

Chciałbym zostać przy brązie, ale nakrętka ma wewnątrz gwint, a na zewnątrz koło łańcuchowe i obawiam się, że w przypadku miękkiego brązu zęby mogą się szybko zużyć

To komplikuje sprawę. A nie da się nakrętki z brązu umocować w stalowym kole?

Z tego co się dowiedziałem, to tokarz chce najpierw wytoczyć elementy, a później zahartować

To pewnie liczy się z tym że się w trakcie hartowania troszkę pokoślawi śruba i sam gwint. Pół biedy że jest pewnie króciutka jeśli podnośnik ma 10 cm podnoszenia.

I jeszcze co do wysokości nakrętki - przyjąłem 10mm ze względu na ograniczenie jego wymiarów (im wyższa nakrętka tym dłuższa śruba, żeby otrzymać tą samą wysokość unoszenia). Wg. moich wyliczeń 10mm wytrzyma 800kg. Testowałem podnośnik po montażu pod obciążeniem stałym ok. 500kg z chwilowym zwiększaniem nacisku - wszystko w porządku.

Wytrzymać- pewnie wytrzyma. Ale wyższa nakrętka to lepsze prowadzenie śruby, rozłożenie obciążenia na większej powierzchni gwintu, mniejsze naciski jednostokowe na zwojach gwintu. Czyli ogólnie trochę dłużej wszystko pochodzi zanim się wytrze.
Ale jak się nie da...

[Aero01]

Wytrzymać- pewnie wytrzyma. Ale wyższa nakrętka to lepsze prowadzenie śruby, rozłożenie obciążenia na większej powierzchni gwintu, mniejsze naciski jednostokowe na zwojach gwintu. Czyli ogólnie trochę dłużej wszystko pochodzi zanim się wytrze.
Ale jak się nie da...

Ok, dołożę jeszcze z 0,5-1cm do wysokości nakrętki.

To komplikuje sprawę. A nie da się nakrętki z brązu umocować w stalowym kole?

Przeliczyłem moment skręcający podnośników w linku podesłanym przez Ciebie i wychodzi, że mój napęd ma za mały zapas mocy.
Poczytałem trochę i znalazłem informację, że współczynnik tarcia poliamidu ze stalą to 0,05.
A może lepiej zrobić gwint z poliamidu, a koło zębate ze stali i to połączyć?
Dzięki temu napęd nie musiałby być dużo mocniejszy, ponieważ sprawę załatwiłoby mniejsze tarcie.

Miałeś może styczność z nakrętkami poliamidowymi - czy faktycznie jest tam pięknie jak przedstawiają to sprzedawcy materiału na swoich stronach (znikome tarcie, samosmarowny, wytrzymały)?

[Areo84]

Poliamidy w większości nieżle współpracują ciernie ze stalą, ale mają mniejszą wytrzymałość od brązu i z tego powodu musiałbyś dać odpowiednio wyższą nakrętkę. W dodatku nie jest tak stabilny wymiarowo bo pod wpływem wilgoci nieco puchnie.

Nie wiem skąd wziąłeś ten wsp. tarcia 0,05 dla pary poliamid - stal. Odmian tego PA jest trochę i różnią wytrzymałością i właściwościami ślizgowymi (patrz podane wsp. tarcia):

http://megatech24.eu/oferta/tworzywa-dl ... u/poliamid

Jeden z najniższych ma ten nasycany smarem -0,13- 0,14. Dosyć fajny PA 66 bez smarowideł ma 0,2-0,35. Inne gatunki mają nawet około 0,6.

Dla brązu (który zresztą też występuje w ma różnych gatunkach ) można przyjąć że na sucho po stali to 0,16-0,18.

Sam widzisz więc, że poliamid nie pomoże tu zbytnio , albo nawet wcale. Poza tym ja tam bym do tych współczynników tarcia aż aż takiej wagi nie przykładał, bo są one dość orientacyjne.

Brąz będzie według mnie będzie pewniejszy na tą nakrętkę, bo mocniejszy, nie absorbuje wody. Stosuje się to od lat na takie rzeczy i zdaje egzamin. Tylko jest droższy.

[InzSpawalnik]

Problem jest spowodowany niedokladnoscia pasowania ukladu nakretka sruba. Wszystkie twoje wyliczenis moga byc prawidlowe ale kiedy dochodzi przekosowanie sruby z powodu luzow to koniec. Lepiej jesli uzyjesz gwintu ocynkowanego ogniowo i takiej samej nakretki. Do tego gwaty smar litowy i bedzie dzialac. Zarowno gwint jak i nakretke ( mozesz nawet zakupic specjalna dluzsza ) mozeszdostac w hurtowniach. Poradze Ci tez ze jesli z obliczen wyszed Ci gwint M20 to uzyj M42 albo nawet M52 a jesli nakretka ma miec 6mm to uzyj 50. Dla 10cm odleglosci to niewielka roznica. Zastosuj tez silnik z motoreduktorem typu slimak do takich wlasnie zastosowan.

Jesli gwint jest zle wykonany to nie pracuje cala powierzchnia tylko krawedzia ktora tnie metal jednej albo drugiej powierzchni.

[Areo84]

M20 to uzyj M42 albo nawet M52

Gwint metryczny i podnośnik. Bardzo profesjonalnie

. Lepiej jesli uzyjesz gwintu ocynkowanego ogniowo i takiej samej nakretki..

Lepiej dlaczego?

[Aero01]

Ok, dzięki.

Współczynnik znalazłem na tej stronie http://www.ggtech.com.pl/13-poliamid-pa.
W takim przypadku faktycznie poliamid nie ma sensu, zrobię nakrętkę z brązu na gwincie trapezowym, wzmocnię napęd i mam nadzieję, że będzie śmigać.

[InzSpawalnik]

Oreo: gwint metryczny gosciu kupi w kazdej hurtowni i bedzie 10x dokladniej wykonany niz to co ma obecnie . I przy wiekszej srednicy bedzie dzialac bez problemu z 500kg. Ocynk bo ma twarda powierzchnie ktora sie nie zaciera i ma dobra odpornosc na korozje. Tanie proste i latwe w wymianie. Bedzie dzialac a jak po roku przestanie to mozna latwo wymienic.