Page 1

Bijlage I Opzet van de toren Bijlage I.a hydroliek

De toren Bepalen lengte druk cilinder Bepalen benodigde vermogen voor de cilinder Kosten cilinder Dikte draagbalk om delen uit te schuiven Sterkte draagpunten torenconstructie

Lengte van de cilinder Uit de tekeningen blijkt dat de cilinder in het uiterste geval 26.5 meter lang moet kunnen worden. Op het kortste punt moet de cilinder 13.5 meter lang zijn. Om te zorgen dat de cilinder kan uitschuiven tot 26.5 meter lengte moet de cilinder 13.5 meter lang zijn en een slag kunnen maken van 13 meter. De slag van een cilinder is hoe ver de cilinder uit kan schuiven.

Benodigde vermogen voor de cilinder. Om te zorgen dat de cilinder uit kan schuiven is er een motor nodig die de olie in de cilinder pompt. De cilinder moet een gewicht van 25000 kg omhoog drukken. Dit met een snelheid van ongeveer 0.1m/s zodat de toren toch binnen een redelijke tijd uitgeschoven is. P=F*V F=M*G P=25000*9.81*0.1=24525 Watt= 24.6KW

Kosten cilinder Voor de kosten van de cilinder is er overlegd met een bedrijf ASI uit Soest, daaruit kwam dat er een cilinder nodig was van 13,5 meter lang met een slag van 13 meter. De slag is hoe ver de cilinder uit schuift. Verder moest de cilinder alleen iets omhoog drukken, namelijk de toren van 25000 kg. Dit soort cilinders worden niet standaard gemaakt, maar moeten speciaal gemaakt worden op bestelling. Daardoor word de prijs wel omhoog gedrukt. De kosten voor de cilinder kwamen daardoor op 45000 euro, inclusief de motor die nodig is om de olie in de cilinder te pompen.

Sterkte draagpunten torenconstructie Uitleg pinmechanisme Het gearceerde blok is een pin die in en uit kan schuiven. Het mechanisme is bevestigd aan de binnenste paal. Het rechtopstaande stukje aan de linkerkant van het gearceerde blok is een electromagneet. Door hier stroom door te sturen kan je deze positief of negatief maken waardoor de pin in of uitschuift. De dikte van de pin is hieronder ook berekent. Als we uitgaan van een veiligheidsfactor van 8 moet de pin 45 mm dik zijn. 1


factor 1 factor 2 factor 3 factor 4 Factor 8

Oppervlakte(A)=V/(Tallow/factor) D=pi(d/2)^2 174mm² 15mm 347 mm² 22mm 520 mm² 26mm 693 mm² 30mm 1385mm² 45mm

V=61500N T1=355 T2=177.5 T3=118.33 T4=88.75 T8=44.365

Dikte draagbalk om delen uit te schuiven Uitleg Op de cilinder word een kruisconstructie gemonteerd die de wanden van de toren omhoog moeten tillen als de cilinder uit schuift. De balken van de kruisconstructie kunnen uitschuiven omdat niet alle wanden van de toren even ver van de cilinder af liggen, zodat de driehoekjes aan de uitschuivende balken dan onder de wanden van de toren komen.

2


De oppervlakte van de buis word hieronder berekend in mm². oppervlakte doorsnede balk(mm²)=V/Tallow factor 1 factor 2 factor 3 factor 4 Factor 8

174 347 520 693 1385

Een veiligheidsfactor van 8 is stijf genoeg, er gaan geen mensen dood als dit instort, als dit wel het geval zou zijn zou er minimaal een veiligheidsfactor van 10 vereist zijn. Dit zorgt dat de buis er zo uit komt te zien als hieronder. De afmetingen van de binnenbuis zijn 40mm*35mm en van de buitenbuis 55mm*55mm.

3


Bijlage I.c Berekening schanier In deze bijlage staan de berekeningen die de scharnierkeuze onderbouwen. Er zijn voor het bepalen van de scharnieren een vijftal berekening uitgevoerd. De vijf berekeningen staan hieronder uitgewerkt. 1. Bepalen van het maximale moment 2. Bepalen van de diameter van de pen in het scharnier. 3. Bepalen maximale buigspanning 4. Bepalen grootste schuifspanning in de nullijn 5. Bepalen van de aanwezige gemiddelde vlaktedruk 1. Bepalen van het maximale moment

Mb max =

F ⋅ tg formule uit het boek blz. 247 volgens inbouwvoorbeeld 3. 4

F= maximale kracht op de gaffels => 1275300 N tg= breedte van de gaffel => 50 mm

Mb max =

1275300 ⋅ 50 => 15941250 N/mm 4

2. Bepalen van de diameter van de pen in het scharnier.

d =k⋅

KA ⋅ F

σb

Formule uit het boek blz 247

k= 1,1 volgens inbouwvoorbeeld 3 en figuur 9-2 d. Ka= Er wordt gewerkt met een cilinder. Daarmee wordt de constructie gelijkmatig omhoog geduwd. Dit verloopt zonder schokken. Tabel 3-5a geeft daarbij 1,0 aan. F= 1275300 N σ b = toelaatbare buigspanning, afhankelijk van de minimale treksterkte Rm=Kt*RmN. Kt bepaald volgens tabel 3-11a op 1,0. RmN bepaald volgens tabel 1-1. Hierbij is gekozen voor carboneerstaal voor pennen 20Cr4. De waarde hierbij is 900. Rm= 1,0*900= 900 N/mm . Vervolgens σ b bepalen met wisselende spanning σ b = 0,15*Rm => 0,15*900= 135 N/mm . Met de bekende waardes nu formule voor d invullen:

d = 1,1⋅

1,0 ⋅1275300 => 106 mm, voor veiligheid bepaald 120 mm. 135

4


3. Bepalen maximale buigspanning

σb =

KA ⋅ Mb Formule uit het boek op blz 248. 0,1⋅ d 3

Ka= 1,0 Mb= 15941250 N/mm d= 120 mm

σb =

1,0 ⋅15941250 => 92.25 N/mm . 0,1⋅1203

_

σ b =toelaatbare buigspanning = 135 N/mm _

σb > σb

Deze vergelijking gaat op.

4. Bepalen grootste schuifspanning in de nullijn

4 KA ⋅ F Formule te vinden op blz 248 van het boek. 3 2⋅ A

τ max = ⋅

Ka= 1,0 F= 1275300 N

A= oppervlakte doorsnede pen,

π ⋅ r 2 => π ⋅ (120 / 2) 2 = 11309,73 mm

.

4 1,0 ⋅1275300 = 75,1N / mm 2 3 2 ⋅11309,73

τ max = ⋅ _

τ a = toelaatbare schuifspanning afhankelijk van minimale treksterkte Rm. Rm=900 bepaald bij d. _

Rm genomen bij wisselende spanning dus τ a =0,1*Rm= 0,1*900= 90 N/mm . _

τ a > τ max Deze vergelijking gaat op.

5


5. Bepalen van de aanwezige gemiddelde vlaktedruk

p=

KA ⋅ F Aproj

Ka=1,0 F= 1275300 N Aproj = het geprojecteerde oppervlak waarover de vlaktedruk gelijkmatig verdeeld kan worden.

A proj = 2 ⋅ d ⋅ t G = 2 ⋅ 120 ⋅ 50 = 12000 mm .

p=

1,0 ⋅1275300 = 106,28 N/mm . 12000

_

p = toelaatbare gemiddelde vlaktedruk. Deze wordt bepaald aan de hand van Rm. Verder is het een zwellende belasting waaruit de _

volgende formule ontstaat: p = 0,25*Rm=> 0,25*900= 225 N/mm . _

p > p Deze vergelijking gaat op. Alle drie de vergelijkingen om de veiligheid van de pen te waarborgen gaan op. Met dit scharnier kan gewerkt worden. Bijlage I.d Uitschuiven van de paal Hieronder is te zien in wat voor fases de paal uitschuift. Bij de pijlen pakt de cilinder de koker telkens op en duwt hem vanaf daar omhoog. Onderaan een kokerdeel zit het klikmechanisme(hierover valt elders in het verslag meer te lezen) dat vast klikt zosnel de juiste hoogte van de paal is bereikt. Als de paal is vast geklikt gaat de cilinder weer omlaag en haalt het volgende deel van de paal op, de cilinder drukt de kolommen alleen 1 voor 1 omhoog, als de toren staat rust er geen kracht meer op de cilinder, alleen op de pinnen. Hieronder is te zien in wat voor fases de paal uitschuift. De paal begint helemaal ingeschoven. Dan pakt de cilinder het binnenste toren segment, en tilt dat omhoog. Als het binnenste torensegment op de juiste hoogte is word er stroom op het pinmechanisme gezet waardoor de pin uitschuift en het toren segment niet meer omlaag kan zakken. Dan gaat de cilinder omlaag en als het helemaal onderaan is schuiven de balken op de kop van de cilinder uit zodat ze onder de binnenste cilinder komen. Doordat de pinnen uitgeschoven zijn zit de 2e torenwant vast aan de binnenste torenwand. Als de binnenste torenwand omhoog geduwd word door de cilinder gaat de 2e torenwand mee. Als die op de juiste hoogte is schuiven de pinnen weer uit en gaat de cilinder weer omlaag, dit proces herhaalt zich tot de toren helemaal is ingeschoven. Om de toren in te schuiven word het proces omgedraaid.

6


Bijlage I.e Berekening blokeringspin Uitleg pinmechanisme Het gearceerde blok is een pin die in en uit kan schuiven. Het mechanisme is bevestigd aan de binnenste paal. Het rechtopstaande stukje aan de linkerkant van het gearceerde blok is een elektromagneet. Door hier stroom door te sturen kan je deze positief of negatief maken waardoor de pin in of uitschuift. De dikte van de pin is hieronder ook berekent. Als we uitgaan van een veiligheidsfactor van 8 moet de pin 45 mm dik zijn. Per torendeel komen er aan iedere zijde 2 pinnen te zitten. Aan 1 heel torendeel komen er dan 8 pinnen te zitten. Voor de hele toren komt het dan op

factor 1 factor 2 factor 3 factor 4 Factor 8

Oppervlakte(A)=V/(Tallow/factor) D=pi(d/2)^2 174mm² 15mm 347 mm² 22mm 520 mm² 26mm 693 mm² 30mm 1385mm² 45mm

V=61500N T1=355 T2=177.5 T3=118.33 T4=88.75 T8=44.365

7


Bijlage I.e Opzet toren

8


Bijlage II Toren

9


Bijlage II.a Sterkte berekening toren

m=a*14*7800/100/100/100 massatraagheid voorvierkant geld formule Iy=1/12m*a^2 2 vierkanten dus Iy=Iy1-Iy2 Iy=1/12m1*a1^2

-

1/12m2*a2^2

I3 is overal hetzelfde 8,02083E+15

a1= a2= m1= m2=

segment1 2250000 2190400 245700 239191,7

mm² mm² kg kg

Iy1= Iy2= Iy3=

1,04E+17 9,56E+16 8,02E+15

kg*mm4 kg*mm4 kg*mm4

a3= L1= L2= P1= P2=

59600 7000 39000 66,52322 195,0995

mm² mm mm Kn Kn

0,037205

mm

0,607932 0,645138 1,077481

mm mm mm

14000 0,000923 0,001824 8000 6000

mm mm mm mm mm

0,06379

mm

verzakkingsegmenten

ξ=(P*L)/(A*E) E= Ltotaal= P1=Fz*m(segment) P2=Fz*m(massaboven) A=oppdrukvlak L=lengte segment of daarboven ξ1=verzakking door eigengewicht ξ2=verzakking door ander gewicht ξTotaal= Totale verzakking Buiging Vmax=-q*L^4/8*E*I q=verdeeldebelasting Boven 8m Onder 8m

210 53000

1,2 0,75

Gpa m

kn kn

L3= Vmax1 Vmax2 L4= L5=

Totale buiging ten opzichte grond

segment2

segment3

segment4

10


2190400 2131600 239191,7 232770,7

mm² mm² kg kg

2131600 2073600 232770,7 226437,1

mm² mm² kg kg

2073600 2016400 226437,1 220190,9

mm² mm² kg kg

1,04E+17 9,56E+16 8,02E+15

kg*mm4 kg*mm4 kg*mm4

1,04E+17 9,56E+16 8,02E+15

kg*mm4 kg*mm4 kg*mm4

1,04E+17 9,56E+16 8,02E+15

kg*mm4 kg*mm4 kg*mm4

58800 7000 25000 65,66622 129,4333

mm² mm mm Kn Kn

58000 7000 11000 65,03418 64,39908

mm² mm mm Kn Kn

57200 7000 n.v.t 64,39908 n.v.t

mm² mm mm Kn Kn

0,037226 0,262053 0,299279

mm mm mm

0,037376 0,05816 0,095536

mm mm mm

0,037529 n.v.t 0,037529

mm mm mm

13000 0,020348 n.v.t. n.v.t. n.v.t.

mm mm mm mm mm

13000 0,020348 n.v.t. n.v.t. n.v.t.

mm mm mm mm mm

13000 0,020348 n.v.t. n.v.t. n.v.t.

mm mm mm mm mm

Buiging door karretje Vmax=M0*l^2/2*E*I M0 moment boven in

1,5

kn*m

L6 Vmax

totale constructie 53000 1,25076E-09

mm mm

11


Bijlage II.b Berekening aandrijving

De motor van het karretje Gewicht karretje:1400 kg Tijd om karretje op te tillen: 15 seconden Lengte rails: 53 meter Formules: Arbeid=(gewicht*zwaartekracht)*afstand(W=(M*G)*S) Vermogen=arbeid/tijd(P=W/T) Vermogen=Koppel*2pi*toeren/seconden(P=T&2PI*rpm/60) Berekening: Arbeid=(9.81*1400)*53 Arbeid=727902 Vermogen=727902/15 Vermogen=48,5KW Zijn we op www.specamotor.com op zoek gegaan naar een elektromotor met het benodigde vermogen, door het koppel en het toerental van een elektromotor in te voeren in de formule “vermogen=koppel*2pi*toerental/sec� en te kijken of dan het gewenste vermogen eruit komt. Als het juiste vermogen er uit komt is de motor geschikt. Team alfa-engineering kwam na zoeken uit op een elektromotor met 160Nm koppel bij 3000 toeren per minuut. Dit was de LG4-225M2 elektromotor van Siemens. Door aan deze motor ook nog een vertanding te koppelen van 60:1 komen we uit op een lager toerental en een hoger koppel, dat nodig is om het karretje op te hijsen.

12


Bijlage III Rails Bijlage III.a Sterkte berekening rails dikte rails invoer maximum kracht (loodrecht op rails) afstand tussen steunpunten treksterkte staal veiligheid marge

4 1,99 355 70

minimum straal minimum diameter

29 58

kN m N/mm² % (van treksterkte)

F= l= σ=

4000 1990 106,5

N mm N/mm²

werkelijk

28,76

mm

uitvoer mm mm

= =

0,03 0,06

m m

formule ( F * l ) / ( π * r ^3 ) = δ uitleg formule is afgeleid van: δ = M * c / I; I = 1 / 4 * π * r ^4 M is het maximale moment. Deze is het grootst wanneer de kracht precies tussen twee steunpunten aangrijpt. De arm in dan de helft van de afstand tussen twee steunpunten.

dikte geleide rails invoer maximum kracht (loodrecht op rails) afstand tussen steunpunten treksterkte staal veiligheid marge

8 1,99 355 70

minimum straal minimum diameter

37 74

kN m N/mm² % (van treksterkte)

F= l= σ max=

8000 1990 106,5

N mm N/mm²

werkelijk

36,24

mm

uitvoer mm mm

= =

0,04 0,08

m m

formule ( F * l ) / ( π * r ^3 ) = δ uitleg formule is afgeleid van: δ = M * c / I; I = 1 / 4 * π * r ^4 M is het maximale moment. Deze is het grootst wanneer de kracht precies tussen twee steunpunten aangrijpt. De arm in dan de helft van de afstand tussen twee steunpunten.

13


Bijlage III.a Sterkte railshouder 1. basis staaf breedte: 52 mm hoogte: 15 mm oppervlakte: 780 mm² maximale trekkracht: 221,5 kN maximale buigspanning: M = 4000 ∗ 468,5 = 1,87 ∗10 6 Nmm

1,87 ∗ 10 6 ∗ 26 = 277 N / mm 2 3 1 / 12 ∗ 15 ∗ 52 2. staaf 'basis' en rails breedte: 15 mm hoogte: 15 mm Oppervlakte: 225 mm² maximale trekkracht: 63,9 kN maximale buigspanning: M = 4000 ∗ 47,5 = 150 ∗10 3 Nmm

150 ∗ 10 3 ∗ 7,5 = 267 N / mm 2 3 1 / 12 ∗ 15 ∗ 15 max rek: 4000 ∗ 700 = 0,059mm 225 ∗ 210 ∗ 10 3

2

3

1

railshouder

3. staaf tussen 'basis' en geleiderail De nummers wijzen de verschillende stukken aan breedte: 22 mm hoogte: 15 mm oppervlakte: 330 mm² maximale trekkracht: 93,7 kN maximale buigspanning: M = 8000 ∗ 51 = 328 ∗ 10 3 Nmm 328 ∗ 10 3 ∗ 11 = 271N / mm 2 3 1 / 12 ∗ 15 ∗ 22 max rek: 0,025 mm 8000 ∗ 700 = 0,081mm 330 ∗ 210 ∗ 10 3

14


Bijlage III.a krachten railssegent Berekening aangrijpingspunt zwaartekracht maten a b c d e f g h

860 52 700 7,5 15 80 750 500

mm mm mm mm mm mm mm mm

a (mm²) 21225 44720 15079,64474 900 450

V (mm³) 318375 670800 211115026,3 1786500 893250

totaal

82374,64474

214783951,3

Vtotaal (mm³) gewicht

237786676,3

=

1 2 3 4 5

aantal keer 8 8 1 7 7

V (mm³) 2547000 5366400 211115026,3 12505500 6252750 237786676,3

0,23778668 1854,73608

zwaartepunt x (mm) y (mm) 430 405,75 430 26 430 642,625 430 405,75 430 26 430

597,499598

m³ kg

(e) (g) (d)

(f)

(h) (c)

(a)

(b)

15


Maten een aangrijpingspunt van rails segment Maten a b c diameter rails

= = = =

1 0,16 0,75 80

M M M Mm

gegevens staal 52 rekgrens

=

355

elasticiteitsmodulus

=

210000

(a)

(b)

N/mm2 Mpa (=N/mm2)

(c)

controle som krachten omhoog som krachten omlaag

72800

N

72800

N

F3

F1

Fz

F2

16


Krachten per rails segment Krachten Fz F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9

= = = = = = = = = =

18200 0 15000 3200 30000 3200 45000 3200 60000 3200

N N N N N N N N N N

Segment 1 lengte

=

14000

mm

Fz F1 F2 F3 rek/druk

= = = = =

18200 0 15000 3200 0,10

N N N N mm

Segment 2 lengte

=

14000

mm

Fz F2 F4 F5 rek/druk

= = = = =

18200 15000 30000 3200 0,20

N N N N mm

Segment 3 lengte

=

14000

mm

Fz F4 F6 F7 rek/druk

= = = = =

18200 30000 45000 3200 0,30

N N N N mm

Segment 4 lengte

=

14000

mm

Fz F6 F8 F9 rek/druk

= = = = =

18200 45000 60000 3200 0,40

N N N N mm

totale rek/druk

=

0,99

mm

zwaarte kracht van een segment extra belasting op het bovenste segment (karretje) kracht tussen segment 1 en 2 kracht van segment 1 op toren kracht tussen segment 2 en 3 kracht van segment 2 op toren kracht tussen segment 3 en 4 kracht van segment 3 op toren kracht tussen segment 4 en trailer kracht van segment 4 op toren

(F1 * (a + b + c) + Fz * c) / (b + c) Fz + F1 – F2

(F2 * (b + c) + Fz * c) / (b + c) Fz + F2 – F4

(F4 * (b + c) + Fz * c) / (b + c) Fz + F4 – F6

(F6 * (b + c) + Fz * c) / (b + c) Fz + F6 – F8

Bijlage III.d lasberekening hoeklas

17


invoer plaatdikte lengte F d M (= F * d) treksterkte y uitvoer a tussen

15 15 2500 47,5 118750 262 7,5

mm mm N mm Nmm N/mm² mm

9,9 3,4

mm mm -

14

mm

10,5

mm

berekening breedte formule M y I (1/12 * lengte * breedte³) normaalspanning (hoeklas)

δ┴ = M * y / I 118750 7,5

Nmm mm mm

259,7

N/mm²

controle a

9,9

mm

breedte

14

mm

formule M y I (1/12 * lengte * breedte³) normaalspanning (hoeklas)

4

3430

δ┴ = M * y / I 118750 7,5

Nmm mm 4

3430

mm

259,7

N/mm²

18


stompelas invoer plaatdikte lengte

15 15

F treksterkte

1500 262

uitvoer a tussen

0,4 3,4

mm mm

N N/mm²

mm mm -

10,5

mm

berekening formule

δ┴ = F / A

F A normaalspanning (stompelas)

1500 6

controle a

N mm²

250

N/mm²

3,4

mm

formule

δ┴ = F / A

F A normaalspanning (stompelas)

1500 51

N mm²

29,5

N/mm²

19


Bijlage III.e Samenstellingstekening rails

20


Bijlage III.c Bovenaanzicht railshouder

21


Bijlage IV Treintje Bijlage IV.a Frame berekening In deze berekening wordt een balk op knik berekend die het volledige gewicht van de afremmende as gaat dragen Onderste deel op "knik" gegevens aantal gewicht p.p. 100 gwicht ophanging p.p 100 aantal personen 8 gewicht frame 500 Rembelasting 39,24 Totaal Kracht Belasting p. stang (4) Werkelijke belasting B12 / SIN (57)

Eenheid kg Aanname kg

Aanname

kg m/s Er wordt afgeremd met 4g

82,404 kN 20,601 kN 24,56 kN

de stang staat onder een hoek van 55 graden

De koker bezwijkt onder een druk van 232 kN

Pkv =

π2 ⋅E⋅I ( K ⋅ L) 2

E 2E+11 Pa I 2,6E-07 m^4 K 0,5 L 1,68 m

Pkv 232,882 kN correctie factor 9,48215

22


In deze berekening wordt de verticale balk berekend op buiging

gegevens Fb Fc

∑M

A

waarde eenheid arm 20,601 kN 1,5 m -20,601 kN 2,5 m

=o

Fd

5,15025 kN

∑ Fy = o Fa = -Fd

-5,1503 kN

Met behulp van een momenten lijn wordt het maximale moment bepaald. M-lijn 10 8 6 4 2 0 -­‐ 2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

-­‐ 4 -­‐ 6 -­‐ 8 -­‐ 10

Het maximale moment bedraagt 7.7 kN/mm Met dit gegeven wordt een I profiel gekozen

23


staal A-36 gegevens E-modulus Max. Buigspanning

Ďƒ max =

M â‹…c I

aantal eenheid 200 GPa 250 GPa

M

7725,38 N c I

Buigspanning correctie factor

0,13 m 4E-05 m^4 25,1704 MPa 9,9323

Hoogte / 130 2 39,9

Vanwege kostenaspect is er gekozen voor een standaard I balk Gekozen balk: W250 x 28

24


Bijlage IV.b As berekening

Berekening stalen dragerbuis

∑ M , inwendig =F × l (F ) We gebruiken staal 52 wat maximaal een maximale breukspanning(σ) van 520 N/mm2 kan verdragen. De stalen buis moet berekend zijn met een veiligheidsfactor 8. Dit betekent dat de stalen buis berekend moet zijn op een maximale breukspanning van 65 N/mm2. Als we zeggen dat het begin van stalen buis, het punt is waar de stalen buis is verbonden met Tandwielkoppel, dan kunnen de inwendige momenten in het uiteinde van de stalen buis nul. Dit betekent dat de stalen buis in feite geheel taps mag aflopen. Echter vinden wij dat het design daar minder mooi op word dus kozen we een buis die niet geheel taps afloopt zoals in de tekeningen in bijlage te zien is. Het uiteinde van de buis dimensioneren we op een diameter van 100 mm.

σ=

M ⋅c I

c 1 I = ⇒ =W I W c

(1)

(2)

I = 1 ⋅ π ⋅ r1 − 1 ⋅ π ⋅ r2 4 4 4

I= M= c= σ= r1 = r2 =

σ = M ⋅W ⇒ W =

M

σ

(3)

4

Oppervlaktetraagheid Moment (Nm) Straal (m) Maximale breukspanning (N/mm2) Buitenste straal (m) Binnenste straal (m)

Uit deze bepalingen kan gezegd worden dat:

I M = =W c σ Uit de 3de formule volgt een waarde W die lineair is. Uit de 2de formule moet een W waarde komen die groter is dan de waarde uit de 3de formule. Om dat te bereiken dient een juiste verhouding in wanddikte en buitenste straal gekozen te worden. In “grafiek straal buis” in de bijlage vind u de bepaling van de grootste straal, van de taps aflopende buis, bij een wanddikte van 30 mm. Hieruit volgt dat de straal op 148 mm gekozen kan worden wat dus een diameter is van 296 mm. De buis word nu taps aflopend gedimensioneerd met als grootste diameter 300 mm. De tekening die hieruit gekomen is kunt u vinden in de bijlage.

25


Nu moeten we alleen nog controleren of deze buis het torderende moment van 1,185 KNm om de z-as aan kan. Dit kan bepaald worden door de maximaal toelaatbare wringmoment te vergelijken met het werkelijke wringmoment. Het maximale wringmoment van de stalen buis kan bepaald worden met de volgende formule.

T ⋅c T ⋅c c = ⇒ T = τ max⋅ π 4 π 4 J ⋅c ⋅c 2 2 T = inwendig wringmoment(N·mm) τmax = maximale schuifspanning (N/mm2) c = uiterste vezel (mm)

τ max =

Deze berekening is in een grafiek uitgezet, waaruit blijkt dat het maximaal toelaatbare wringmoment in elk punt hoger is als het torderende moment van 1,185 KNm. De stalen dragerbuis voldoet dus.

26


Grafieken As

Grafiek straal buis 4.500.000,0 4.000.000,0 3.500.000,0 3.000.000,0 W

2.500.000,0 2.000.000,0 1.500.000,0 1.000.000,0 500.000,0

5 13 0 13 5 14 0 14 5 15 0 15 5 16 0 16 5 17 0 17 5

0

12

12

5 11 0 11 5

0

Massief

10

10

95

90

85

80

75

70

65

60

55

0,0 straal (mm)

Wanddikte 20mm

Wanddikte 30mm

W2(v8,0)

Max. Toelaatbare torsie 3000,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0

300

290

280

270

260

250

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

0,0

100

(KNm)

2500,0

c(mm) Max. Toelaatbare torsie

27


Bijlage IV.c Tandwiel berekening Tandwiel berekening Met deze berekening wordt gekeken hoe dikt het tandwiel moet worden wat op de as komt om de zitjes rond te draaien.

z m d

20 16 320

F breedte dikte u (steekcirkeldiameter) Zh Ze E

8000 100 320 oneindig 3 189,868 206000

(dit komt omdat hier met een heugel gewerkt wordt)

Max Spanning

284,803

N/mm^2

d = z⋅m

σ HC =

tanden mm mm N mm mm

N/mm^2

Ft u + 1 ⋅ ⋅ ZH ⋅ ZE b ⋅ d1 u

28


Bijlage IV.d Lager berekening

29


Bijlage IV.e tandwiel + heugel

30


31


32

Appendix : extreme ride  

Degree: Engineering, Design and Innovation. Location: Amsterdam. Project: Extreme Ride.

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you