Курсовая работа: Расчет винтового домкрата. Расчет винтовой пары домкрата


4.5 Проверочный расчет винтовой пары

Проверочный расчет (формулы 4.1, 4.3, 4.5, 4.6) делают после проектного, или, когда все параметры винтовой пары известны. Проверяют на прочность (формула 4.3) и устойчивость винт (формула 4.6).

Выполняют проверочный расчет резьбы гайки в следующей последовательности:

1. Высоту гайки определяют из расчета на допускаемые напряжения смятия (удельное давление) между витками винта и гайки:. Число витковпринимают не более 10, так как остальные витки работать не будут.В соответствии с принятым числом витков определяют напряжения смятия на рабочей поверхности резьбы и сравнивают его с допустимым по формуле (4.1.). Если напряжения больше допустимого, то переходят либо на другие материалы, либо увеличивают диаметры резьбы.

2. Проверяют высоту гайки на срез витков по формуле (4.5.). Если напряжения среза в резьбе гайки больше допускаемого, то поступают аналогично предыдущему (см. п. 1).

3. Проверяют напряжения изгиба в резьбе гайки

,*

где - толщина витка у основания.

______________

* формула получена из допущения среднего давления на виток резьбы изгибающего его у основания как балку. Неравномерность давления вдоль витка учтена 3…4 кратным запасом прочности и приработкой резьбы винтовой пары.

Допустимые напряжения изгиба :

латунь 35÷143 МПа в зависимости от марки,

бронза 27÷34 МПа в зависимости от марки,

чугун 90÷110 МПа в зависимости от марки,

сталь 20 – 63 МПа в зависимости от марки,

сталь 40Х – 100 МПа в зависимости от марки,

сталь 45 – 163 МПа в зависимости от марки.

5. Методика расчета и проектирования силовой (грузовой) винтовой пары на примере домкрата

Исходные данные: осевая сила (грузоподъемность) , максимальное перемещение гайки по винту (высота подъема). На рисунке 5.1 представлена расчетная схема домкрата: 1 – коронка (опорная пята), 2 – винт, 3 – гайка, 4 – корпус.

Расчет и проектирование домкрата выполняют в следующей последовательности:

1. По формуле 4.2 определяют средний диаметр резьбы из условия износостойкости. Подбор материалов винтовой пары выполняется проектировщиком

2. По формуле 4.4 рассчитывают (ориентировочно) минимальный внутренний диаметр резьбы из условия прочности тела винта нагруженного осевой силойи крутящим моментом.

3. По формуле 4.7 определяют минимальный внутренний диаметр резьбы из условий устойчивости тела винта как стержня нагруженного осевой силой

4. По справочным данным назначают размеры стандартной упорной (ГОСТ 10177-82, приложение 2) или прямоугольной резьбы. Необходимые при этом условие внутренний и средний диаметрыназначенной резьбы должны быть равны или большеирассчитанных по формулам (4.2), (4.4), (4.7). Стандартом для одного и того же диаметра резьбы

Рис.5.1 Расчетная схема винтовой пары на примере домкрата

предусмотрены разные шаги. Выбор шага резьбы в каждом случае зависит от соблюдения условий самоторможения , где- угол подъема резьбы, а- угол трения (для смазанного винта коэффициент трения)

5. Проверяют винт на совместное действие сжатия (растяжение) и кручения по приведенному (эквивалентному) напряжению в материале винта (формула 4.3). Если условие не выполняется, то следует увеличить размеры резьбы или выбрать материал с более высокой прочностью.

6. Выполняют проверочный расчет резьбы гайки по пунктам 1-3 предыдущего раздела (4.5 Проверочный расчет винтовой пары).

7. По допустимому напряжению растяжения в стенке гайки рассчитывают минимальный наружный диаметр гайки:

,

где допускаемое напряжение растяжения материала гайки.

Материал

Сталь 20

Сталь 40Х

Сталь 45

Чугун серый

Латунь

в зависимости от мраки

Бронза

в зависимости от марки

, МПа

73

117

190

63

40-167

27-34

Остальные параметры гайки можно принять конструктивно: ширину бурта* 1…1,5 толщины стенки гайки , а высоту бурта ~2 толщины. При необходимости ширина буртапроверяется по допускаемым напряжениям на срез и изгиб.

______________

* диаметр бурта можно определить: ,

где =2, c–размер фаски принимаемый конструктивно.

Ориентировочно конструктивные размеры тяжелонагруженной винтовой пары на примере домкрата:

– диаметр головки винта домкрата

– диаметр хвостовика

– диаметр отверстия в головки винта под рукоятку

– длина нарезки винта

– высота корпуса

,

где - суммарная высота головки винта и шайбы

Толщина стенки литого чугунного корпуса принимают в зависимости от от 6 до 12 мм. Корпус можно значительно облегчить, если сделать его сварным, подобрать для этого подходящую стандартную трубу. Напряжения в сварных соединениях корпуса обычно получаются невысокими. Кроме этих напряжений следует проверить напряжения сжатия, возникающие в трубе.

8. По рассчитанным и принятым размерам в масштабе выполняется сборочный чертеж домкрата с приложением спецификации и выноской номинальных профилей наружной (винт) и внутренней (гайка) резьбы.

studfiles.net

7. Методика расчета ходовой винтовой пары

При проектировании и расчете ходовой винтовой пары главным являются кинематические связи, конечными показателями которых являются один оборот винта – перемещение гайки на требуемое расстояние или наоборот. Иными словами при проектировании ходовой пары винт-гайка большая часть параметров винтовой пары определяется условиями кинематики, а затем следуют проектировочные и проверочные расчеты. На рис. 7.1 представлена расчетная схема ходовой винтовой пары. Расчет ходовой винтовой пары производят следующим образом:

1. Определяют средний диаметр d2 из условия износостойкости резьбы (формула 4.2). Допускаемое среднее давление на поверхностях резьбы из условия отсутствия разрыва пленки смазки на соприкасающихся поверхностях резьбы следует принимать в 2-3 раза меньше, указанных в п.4.2. Материал пары винт-гайка задается проектировщиком. Для термически необработанных ходовых винтов токарных станков применяются сталь 45,

Рис.7.1 Расчетная схема ходовой винтовой пары на примере ходового винта станка

1 и 4 – опоры скольжения, 2 – винт, 3 - гайка

40Х, А40Г. Для закаливаемых и шлифуемых по профилю резьбы ходовых винтов высокой точности применяют стали марок 40ХГ, 65Г которые обладают высокой износоустойчивостью. Гайки для точных винтовых пар изготавливают обычно из бронзы марок БрОФ-10-1 и БрОЦС-6-3, для неточных – из антифрикционного чугуна.

2. По d2 подбирают стандартную резьбу – преимущественно трапецеидальную с углом профиля αп=300 (ГОСТ 9484-81, приложение 2).

При выборе резьбы следует исходить из максимального коэффициента полезного действия (КПД) – η. Это обусловлено тем, что перемещение гайки за один оборот (ход) определяется шагом резьбы Р и количеством заходов n.

Таким образом, ход резьбы Р1=Р·n . Чем больше угол подъема резьбы ψ, тем выше η. Чтобы выбрать винт с резьбой с наибольшим η с достаточной прочностью и устойчивостью необходим просчет нескольких вариантов резьб с шагами кратными ходу винтовой пары.

3. Проводят расчет выбранных ходовых винтов на прочность. Так как ходовой винт в отличии от грузового крепится с обоих концов и имеет посередине гайку, то проверка на прочность производится по приведенному напряжению, т.е. одновременно учитываются и напряжения растяжения-сжатия [σр] и напряжения кручения [τ], возникающие от трения в опорах и гайке. По формуле вычисляем угол подъема винтовой линии резьбы на среднем диаметре d2 принятой по пункту 2 ходовой резьбы. Определяем КПД винтовой передачи η=tgψ / tg(ψ+φ), где угол трения φ=60…80, tgφ=f.

Допустимое напряжение в материале винта составляет [σр]= σт/3÷3,5МПа, где σт – предел текучести материала винта в МПа.

При расчетной площади сечения винта А=78,5мм2, где d1 – внутренний диаметр выбранной по п.2 резьбы в мм, приведенное (эквивалентное) напряжение винта

,

где Р1=Р∙n – ход винтовой линии;

Если условие не выполняется то увеличивают d1 или принимают материал винта с большим σт.

4. Проводят расчет на устойчивость винта

Расчетный запас устойчивости

,

где Е – модуль упру гости материала винта, МПа;

Jрас0,025·13– расчетный момент инерции поперечного сечения винта, мм4;

L – расчетная длина винта, т.е. наибольшее возможное расстояние между опорами винта, мм;

m – коэффициент по нижеприведенной таблице 7.1 в зависимости от характеристики опоры винта λ=lоп/dоп*.

Таблица 7.1 – Коэффициент m

______________

* Вид опор винта устанавливают в зависимости от λ; при λ›1,5 – опора шарнирная; при λ›3 – винт заделан в опоре; при λ=1,5…3 – винт закреплен в опоре упруго; для опорной гайки за dоп принимается средний диаметр резьбы d2

Необходимые значения запаса устойчивости ny :

а) для вертикальных ходовых винтов ny=3,5…4;

б) для горизонтальных ходовых винтов токарных станков ny = 4…5, и во фрезерных станках ny = 3…4.

Если запас устойчивости оказывается ниже указанных значений, то d2 ходового винта следует увеличить (см. п. 2)

5. Определяют конструкцию гайки и производят проверочный расчет резьбы гайки.

По мере эксплуатации винтовой ходовой пары в резьбе появляется зазор. Это недопустимо для ходовой винтовой пары – при возвратно-поступательном движении появляется мертвый ход. Устранение образовавшегося зазора достигается различными способами. Некоторые из них показаны на рис. 7.2.

Рис. 7.2 Способы устранения зазора в ходовых винтовых парах

а – за счет стягивания винтом; б – пружиной; в – цанговым зажимом

Т. е. при всех способах во время сборки и эксплуатации ходовой винтовой пары зазор между соприкасающимися поверхностями резьбы устраняются путем поджима резьбы (например, сдвоенными или разрезанными гайками), которые стягивают до полного устранения зазоров.

Независимо от конструкции гайки она должна иметь суммарное количество витков 10-12. Большее количество бесполезно, из-за неравномерности загрузки витков. Меньшее, особенно при реверсивном режиме, приведет к перегрузке витков.

6. Выполняют проверочный расчет резьбы гайки аналогично проверочному расчету резьбы грузового винта (см. выше п. 4.5)

studfiles.net

Расчет винтового домкрата с ручным приводом. Конструктивная схема

Московский государственный строительный университет

Кафедра «Строительные машины»

Работа №1

Расчет винтового домкрата с ручным приводом

Вариант 5

Выполнила ПГС 3-9

                                                                      Проверил проф.

Москва 2009

Содержание

1.      Цель. 3

2.      Расчетно-конструктивная схема. 3

3.      Расчетные параметры.. 4

4.      Определение опорных поверхностей подпятника и стакана. 4

4.1       Верхняя поверхность подпятника. 4

4.2       Нижняя поверхность подпятника. 4

4.3       Опорная поверхность подпятника. 4

5.      Определение возможности работы домкрата с грузом.. 4

6.      Проверка устойчивости стакана на грунте. 4

7.      Определение диаметра винта. 4

8.      Определение нарезной части винта. 5

9.      Определение размеров гайки. 5

10.    Определение работы по подъему груза. 5

11.    Определение работы на рычаге. 5

12.    Определение работы трения в парах трения. 5

13.    Вывод. 5

1.  Цель

Практическое освоение методов расчета винтовых домкратов с учетом технических требований и физических возможностях оператора.

2.  Расчетно-конструктивная схема

1)  Подпятник

2)  Винт

3)  Гайка

4)  Стакан

5)  Рычаг

6)  Фиксатор

3.  Расчетные параметры

Грузоподъемность Q =3400кг

Радиус рычага R =0,3м

Сила на рычаге P = 10кг

Нижний внешний диаметр подпятника dпн1  = 8см

Нижний внутренний диаметр подпятника dпн2 = 5см

Внешний диаметр стакана dс1 = 25см

Внутренний диаметр стакана dс2 = 20см

Угол подъема винтовой линии  β = 3°

Коэффициент трения в подпятнике µ1 = 0,1

Коэффициент трения в паре винт-гайка µ2 = 0,1

Допустимое удельное давление грунта ׀qгр ׀  = 5 кг/см2

Допустимое удельное давление в подпятнике ׀qп׀=  10 кг/см2

Верхний внешний диаметр подпятника dпв1 = 10см

Верхний внутренний диаметр подпятника dпв2 =  7см

Предельное напряжение σ = 500 кг´см2

 

4.  Определение опорных поверхностей подпятника и стакана

4.1  Верхняя поверхность подпятника

F1=π/4´( dпв12  - dпв22)= 0,8´(100-49)=40,8 см2

4.2  Нижняя поверхность подпятника

F2= π /4´( dпн12  - dпн22)=0,8´(64-25)=31,2 см2

4.3  Опорная поверхность подпятника

F3= π /4´( dс12  - dс22)= 0,8´(625-400)=180 см2

5.  Определение возможности работы домкрата с грузом

qр=Q/F1= 3400/40,8=83,33 кг/см2

.к.Тдопустимое давление ׀qп ׀<qр меньше расчетного, определяем размеры необходимой прокладки

F=Q/ ׀qп׀ = 3400/10=340 см2

Для работы с домкратом необходима прокладка не менее 340 см2

 

6.  Проверка устойчивости стакана на грунте

qр=Q/F3= 3400/180= 18,9 кг/см2

F=Q/ qгр = 3400/5= 680 см2

7.  Определение диаметра винта

dв = ==2,33см

Фактический диаметр винта dв.ф. =1,2´2,33=2,796 см, принимаем 3см

8.  Определение нарезной части винта

Hр=6´dв=6´3=18см

9.  Определение размеров гайки

Hr=0,8´dв=0,8´3=2,4см, принимаем 2,5см

10.  Определение работы по подъему груза

S=π ´ dв  ´ tgβ=3,14´3´0,052=0,49см

A1=S´Q=3400´0,49=1666кг´см

11.  Определение работы на рычаге

A0=2πR´P=2´3,14´30´10=1884 кг´см

12.  Определение работы трения в парах трения

А3=(( dпн1  + dпн2)/2)´π´ µ1´Q+ π´ µ2´Q=

=((8+5)/2)´3,14´0,1´3400+3,14´0,1´3400=

=8007 кг´см

13.  Вывод

1884< 1666+8007 Т.к. A0 < A1 + А3, работать с домкратом невозможно при данных условиях. Необходимо найти способ уменьшить трение в паре винт-гайка, т.к. даже увеличение плеча на рычаге не даст нам требуемого выигрыша в работе, или использовать домкрат для работы с меньшими грузами.

vunivere.ru

8. Пример расчета ходовой винтовой пары

Исходные данные: 1.Тяговая сила F=2000Н (например, составляющая силы резания Рх в случае ходового винта токарного станка). 2. Перемещение гайки за один оборот винта 6 мм. 3. Расчетное перемещение гайки L=1500 мм. Расчетная схема представлена на рис.7.1. Опоры скольжения (1 и 4) одинаковые по длине.

Расчет ходовой винтовой пары производим следующим образом:

1. Определяем средний диаметр d2 из условия износостойкости (формула 4.2), принимая допустимое напряжение смятия для пары «сталь-бронза» [σсм]=4МПа; резьба трапецеидальная,

мм.

Подбираем ближайшую стандартную трапецеидальную резьбу с шагом кратным 6 мм, у которой средний диаметр d2≥12,6 мм. Таких резьб может быть три (Р=2,3,6 мм). Каждому шагу соответствуют резьбы с различными диаметрами d2. Выбираем те резьбы, у которых d2 наиболее близок к 12,6 мм, но равен или больше 12,6 мм. Это обусловлено тем, что с уменьшением диаметра d2 растет угол подъема ψ и коэффициент полезного действия.

Поэтому дальнейший расчет ходовой пары следует вести по трем вариантам, чтобы в конце выбрать оптимальный.

Итак, выбираем следующие варианты резьб:

1. резьба с шагом Р=2 мм, наружным диаметром d=14мм, средним расчетным диаметром d2=13 мм, внутренним диаметром d1=11,5 мм;

2. резьба с шагом Р=3 мм, наружным диаметром d=30мм, средним расчетным диаметром d2=28,5 мм, внутренним диаметром d1=26,5 мм;

3. резьба с шагом Р=6 мм, наружным диаметром d=30мм, средним расчетным диаметром d2=27 мм, внутренним диаметром d1=23 мм;

Принимаем для всех вариантов коэффициент трения f=0,1, что будет соответствовать углу трения φ=50 43’.

1-й вариант

Угол подъема и КПД (η) трехзаходной (n=3) резьбы будет:

tg ψ = P·n / π d2 = 2·3/ 3,14·13=0,147; ψ=8022’.

Тогда η = tgψ / tg(ψ+φ) = tg8022'/ tg(8022'+50 43’) = 0,587.

2-й вариант

Угол подъема и КПД (η) двухзаходной (n=2) резьбы будет:

tg ψ = P·n / π d2 = 3·2/ 3,14·28,5=0,067; ψ=3050’.

Тогда η = tgψ / tg(ψ+φ) = tg3050’/ tg(3050’+50 43’) = 0,403.

3-й вариант

Угол подъема и КПД (η) однозаходной (n=1) резьбы будет:

tg ψ = P·n/ π d2 = 6·1/ 3,14·27=0,071; ψ=403’.

Тогда η = tgψ / tg(ψ+φ) = tg403’/ tg(403’+50 43’) = 0,411.

Напряженное состояние материала винтов при расчетной площади сечения винта А= 78,5d12 мм2 будет:

1-й вариант: d1= 11,5 мм, А=78,5 ·11,52= 10 381,62 мм2,

= = 0,29 МПа.

Допустимо [σпр]=σТ / 3,5 = 200 МПа, что значительно больше 0,29 МПа.

2-й вариант: d1= 26,5 мм, А=78,5 ·26,52= 55 126,6 мм2,

= =0,0445 МПа,

что также значительно больше [σпр]=200 МПа.

3-й вариант: d1= 23 мм, А=78,5 ·232= 41 526,5 мм2,

= =0,0618 МПа,

что также значительно больше [σпр]=200 МПа.

Определяем устойчивость (ny) винтов с выбранными вариантами резьб. Для всех вариантов принимаем одинаковые опоры винта с характеристикой m=18.

1-й вариант , где расчетный момент инерции поперечного сечения винта Jрас=0,025·13 мм4 = 0,025·14·11,53 = 532,3 мм4,

= = 0,447.

2-й вариант , где Jрас=0,025·13 мм4 = 0,025·30·26,53 = 13 957,2 мм4,

= =11,7.

3-й вариант , где Jрас=0,025·13 мм4 = 0,025·30·233 = 9 125,25 мм4,

= =7,67.

Выбираем из трех вариантов оптимальный:

1-й вариант неприемлем из-за низкой устойчивости, ny должно быть не менее 4…5, хотя η у данного варианта самый высокий. По величине η 3-й вариант предпочтительнее, кроме того однозаходная резьба проще в изготовлении. Поэтому для ходовой винтовой пары принимаем 3-й вариант: резьба трапецеидальная однозаходная, d=30 мм, d1=23 мм, d2=27 мм, Р= 6 мм.

2. Выбираем конструкцию гайки и ее высоту

Для компенсации зазоров в резьбе, возникающих из-за износа, из-за простоты и технологичности принимает конструкцию гайки. Высоту гайки, исходя из компенсирующей прорези посередине принимаем 75 мм (12 витков и округление по ряду нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69 приложение 7). Материал гайки бронза (Бр ОФ 10-1), проводим проверочный расчет резьбы гайки:

1. Расчет на срез витков:

МПа,

[τ]=20 МПа, что обуславливает многократный запас прочности витков на срез.

2. Расчет напряжений изгиба в резьбе гайки:

; ;

B=k·p-0,65·6=3,9; h=0,5р=0,5·6=3.

Допустимое напряжение изгиба [σи]=27 МПа, что многократно превышает расчетное σи.

При проектировании винтовой пары для компенсации зазоров, возникающих из-за износа, применяем один из распространенных вариантов составной гайки (приложение 5). Гайка состоит из подвижной (поз. 3) и неподвижной частей (поз. 5). Подвижная часть гайки смещается относительно неподвижной с помощью клина (поз. 4), который при регулировании перемещается винтом (поз. 9), что позволяет устранить образовавшийся зазор в винтовой паре. Но при разных износах винта на отдельных участках такой способ компенсации зазора непригоден и более оптимальным вариантом является гайка с пружинным натягом (см. рис. 7.2 б).

Выполняем сборочный чертеж винтовой ходовой пары с выноской номинальных размеров профилей резьбы винта и гайки (приложение 5). Составляем спецификацию (приложение 6).

studfiles.net

Расчет винтового домкрата — studvesna73.ru

Расчет винтового домкрата является одной из первых расчетно-конструкторской работой студента. Расчет винтового домкрата в принципе предельно прост, и в процессе расчета студенту необходимо, только контролировать получаемые значения и сопоставлять их. Очень важно в ходе выполнения расчета делать эскизы: на эскизах выполненных в масштабе видны расчетные ошибки. В расчете обязательно должны быть все рисунки с расчетными схемами, они позволяют получить полное представление о расчетных схемах. Чертежи домкрата вычерчиваются после утверждения преподавателем расчета. Все чертежи вычерчиваются на стандартных форматах в масштабе 1:1 или 1:2 на одном листе формата А1 или двух формата А2. Очень удобно выбирать один масштаб для всех чертежей, но делать это не обязательно. С начала надо выполнять чертеж общего вида, а затем всех деталей, кроме стандартных.

Грузоподъемность, тон – 3,5;

Тип резьбы – трап;

Материал винта – Сталь 5;

Высота подъема, мм – 140.

1. Расчет винта на прочность

Материал винта Сталь 5, предел текучести МПа.

Рассчитываем винт на сжатие а для грубого учета кручения принимаем расчетную нагрузку равной 1,25 .

Допускаемое напряжение сжатия

Внутренний диаметр резьбы

Внутренний диаметр винта ориентировочно определяют из расчета на сжатие по пониженному (примерно на на 30 %) допускаемому напряжению:

где Q — нагрузка, Н; d1 — внутренний диаметр винта, мм.

Должно быть самоторможение винта, т.е. угол подъема винтовой линии &#&46; должен быть меньше угла трения p

где Р — шаг резьбы винта; d2 — средний диаметр резьбы резьбы винта.

Если принять коэффициент трения в резьбе f = 0,1, то tg(p) = 0,1. или p = 5°43′.

Винт проверяют на совместное действие сжатия и кручения, а при значительной длине — и на устойчивость (продольный изгиб).

Крутящий момент и приведенное напряжение

где &#&64;кр — касательное напряжение, МПа.

Условие достаточной прочности

Допускаемое напряжение на растяжение [&#&63;p ] =70 ÷ 90 МПа.

На устойчивость винт проверяют по формуле Эйлера

где Ркр — критическая сила, Н; Е — модуль упругости, МПа; Jрасч — момент инерции поперечного сечения винта, мм 4 ;

где d — наружный диаметр винта; d1 — внутренний диаметр винта; L — длина винта, мм (расстояние от середины гайки до опорной поверхности головки винта при вывернутом до отказа винте, причем винт рассматривается как стержень с шарнирно закрепленными концами).

рекомендуется nу > 4.

1. Допускаемые давления

Формула Эйлера применима при условии, что гибкость стержня &#&55; = L / i — больше предельной (&#&55; > &#&55;пред ), где i — радиус инерции поперечного сечения стержня (для круглого сечения i = d/4).

Для стали &#&55;пред = 100. При гибкости меньше предельной определяют критическое напряжение в МПа:

При гибкости &#&55; < 60 расчет на устойчивость является излишним.

Высоту гайки определяют из расчета на допускаемое давление [q] (табл. 1) между витками винта и гайки

где Р — шаг резьбы; z — полезное число витков, z должно быть не более 10, так как остальные витки не будут работать.

Если z >10, то переходят либо на другие материалы, либо увеличивают d и d1.

Усилие рабочего Рр. необходимое для подъема груза Q. Из уравнения

определяют Po — усилие, необходимое для вращения винта, приложенное по среднему диаметру резьбы. Первый член правой части уравнения представляет собой часть этого усилия, необходимую для подъем» груза и преодоления трения в резьбе, а второй член — часть усилия, необходимую для преодоления силы трения на кольцевой поверхности стыка между вращающимся винтом и неподвижной чашкой. При длине рукоятки L усилие Рр находят из условия равенства моментов сил Рo и Рр относительно оси винта:

где Aп = Q·P — полезная работа подъема груза за один оборот винта; А3 = Рo ·&#&60;·d2 — затраченная работа за один оборот винта.

Пример расчета домкрата.

Произвести проверочный расчет домкрата с Q =60.000 Н с данными, приведенными на рисунке.

Винт изготовлен из стали 35, гайка — из бронзы, резьба однозаходная с шагом 10 мм.

1. Определим КПД домкрата: а) угол &#&46; подъема винтовой линии прямоугольной резьбы (при среднем диаметре d2 )

или &#&46; = 4°03′; б) угол трения p при f =0,12 tg(p) = 0,12, или p = 6°51′; в) условие самоторможения будет при &#&46; < p; г) условие преобразования поступательного движения во вращательные будет при &#&46; > 2p; д) работа за один оборот винта, необходимая для подъема груза и преодоления силы трения в резьбе,

е) работа за один оборот винта, необходимая для преодоления трения на торцовой части винта при f1 = 0,14:

ж) полезная работа подъема груза Ап = Q·P = 60.000×10 = 600.000 Н·мм;

2.Определяем усилие рабочего Рр при подъеме груза. При длине рукоятки 1000 мм работа за один оборот Аз = Рр ·2·&#&60;·L = Рр ·6,28·1000 = 6280Рр ; эта работа должна быть равна Ар + Aт. т.е. 6280Pр = 2.882.000 Н·мм, откуда

Усилие Рр очень велико, поэтому придется приложить усилие двух рабочих, так как на одного рабочего принимают Рр = 150 ÷ 300 H.

3. Проверяем напряжение в винте: а) расчетная длина винта

б) радиус инерции круга диаметром d1 = 40 мм

при такой малой гибкости проверки на устойчивость не требуется; в) нормальное напряжение

г) касательное напряжение

где крутящий момент

д) приведенное напряжение

для винта из стали 35 при статической нагрузке допустимо [&#&63;p ] = 85,0 МПа. 4. Проверяем высоту гайки: а) число витков в гайке

б) удельное давление

Результат расчета удовлетворительный, так как величина находится в пределах, указанных в табл. 1.

Профили и основные размеры упорной и трапецеподобной резьбы приведены ниже:

5. РАСЧЕТ ВИНТОВОГО ДОМКРАТА

Рассчитать и спроектировать винтовой домкрат (рис. 5.1,а) по следующим данным:

— грузоподъёмность, Н ; — высота подъёма груза, мм; тип резьбы.

На рисунке 5.1,а изображены: 1 — корпус; 2 — гайка силовая; З — винт силовой; 4 — чашка; 5,7— гвинт стопорный; 6 — рукоятка; 8 — шайба ограничительная.

Винтовые домкраты осуществляют подъём и опускание судовых меха­низмов (грузов) во время их проверки и в процессе монтажа. Обычный винтовой домкрат имеет чашку 4, на которую устанавливают поднимаемый груз; корпус 1, ограничительную шайбу 8, которая ограничивает полное вывинчивание из гайки силового гвинта 3. Для уменьшения сопротивления вращению винта, между головкой винта и чашкой может устанавливаться упорный подшипник. Гайка силовая 2 имеет отверстие для рукоятки.

Порядок расчёта следующий:

1. Составляем конструктивную схему механизма и строим эпюры сил и моментов, которые действуют на винт, гайку и рукоятку (см. рис. 2.3).

Распределение осевых и крутящих моментов по длине силового винта (эпюры осевых,и крутящих моментов)

2. Выбираем материалы винта (см. табл. 2.1) и гайки домкрата (см. табл. 2.2), и определяем допускаемые напряжения сжатия (см. формулу (2.3): , где — предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1),

— допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается .

Таблица 2,1. Зависимость допускаемых напряжений от марки стали

3. Принимаем конструкцию гайки сплошной (рис. 5.1,в).

4. Определяем средний диаметр резьбы (см.формулу 3.1): ,

где — допускаемое рабочее давление в резьбе. Принимается для пары сталь-чугун МПа, для пары сталь-бронза МПа. Коэффициент высоты гайки , принимается для сплошных гаек в пределах , ( — высота гайки) для разъёмных гаек — . Коэффициент высоты резьбы , принимается для трапециеподобных и прямоугольных резьб , для упорных резьб .

5. По ГОСТ 9484-81, ТОСТ 24738-81, ТОСТ 10177-82 (см. дополнение) принимаем размеры резьбы: ,,,, мм из условия, чтобы средний диаметр резьбы был больше расчётного.

6. Проверяем резьбу на самоторможение.

Удобство и безопасность эксплуатации домкратов требует, чтобы резьба силового винта удовлетворяла условию самоторможения, т.е. неравенству , где и находим по формулам (2.1)и (2.2):

Тангенс угола подъёма средней линии развёртки резьбы: ,(2.1).

где — шаг резьбы, — число заходов резьбы, — средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения: , (2.2),

где — коэффициент трения резьбовой пары,

— — угол наклона рабочей стороны резьбы ( – для метрической резьбы, – для трапециеподобных резьб, — для упорных резьб, — для прямоугольных резьб).

7. Проверяем винт на устойчивость (продольный изгиб).

Определяем гибкость, потерю устойчивости винта при сжатии, по формуле:

, (3.3) где допускаемые напряжения сжатия винта, определяются формулой (2,3): , — предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1), — допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается . — коэффициент уменьшения допускаемых напряжений сжатия винта, который зависит от гибкости винта — (см. табл 3.1):

Таблица 3.1 Значения коэффициентапродольного изгиба винта

Данный домкрат применяется для получения большого усилия на выходе с использованием небольшого рабочего усилия на входе. Основным элементом домкрата является передача винт-гайка. Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. В силовых передачах винт-гайка часто применяется трапециедальная резьба. Она обладает высокой прочностью витков, технологична, имеет более высокий к.п.д. чем метрическая резьба, но может использоваться только при реверсивной нагрузке. Винт и гайка должны составлять прочную и износостойкую пару. Исходя из этого винт, который не подвергается закалке изготавливается из стали. а для изготовления гайки применяется бронза .

Примем материал Винта Сталь 45

материал Гайки Бронза БрА9Ж4

материал Рукоятки Ст3кп

материал Корпуса Ст3кп

1.Расчет винта домкрата

Геометрические параметры резьбы

Задачей раздела является определение параметров резьбы винта.

Опыт эксплуатации передач винт-гайка показывает, что основной причиной выхода их из строя является изнашивание резьбы. Следовательно, критерием проектировочного расчета является износостойкость. Условие работоспособности по критерию износостойкости может быть записано в виде .

1.2 Определение внутреннего диаметра резьбы винтового домкрата.

Расчет на устойчивость по формуле Эйлера

Проверка на устойчивость прошла не прошла

Винтовая передача или передача винт-гайка широко применяется в различных машинах, механизмах и станках для преобразования вращательного движения в линейное перемещение. При этом успешно решаются сразу две задачи – получение выигрыша в силе.

и обеспечение высокой точности перемещений. Широкое распространение винтовой передачи обусловлено относительной простотой в изготовлении и дешевизной ее элементов при высокой несущей способности и компактности.

В этой статье будет рассмотрена методика расчета силовых ручных механизмов на основе передачи винт-гайка (пресс, домкрат, слесарные тиски, струбцина, и так далее), и предложена автоматизация этого расчета в программе Excel.

Выполним расчет винтовой передачи на примере домкрата.

Домкрат, изображенный ниже на рисунке, должен поднимать груз массой полторы тонны.

Итак, открываем в программе Excel файл программы и начинаем работу. Файл с программой можно скачать по ссылке внизу поста. Писать значения мы будем только в бирюзовые ячейки! В ячейках со светло-желтой заливкой записаны формулы, в них мы будем считывать результаты расчетов.

База данных для расчета находится на этом же листе Excel. В ней записаны различные табличные данные, которые программно будут поступать в расчет и вам не придется обращаться к справочникам. Как это реализуется в Excel при помощи функции «ИНДЕКС9raquo; я расскажу в одном из ближайших постов в рубрике «Справочник Excel ». Ниже на рисунке представлен фрагмент этой базы.

Запишем осевое усилие в ньютонах (это заданная нагрузка в полторы тонны)

Выбираем тип резьбы в поле со списком, расположенном

в объединенных ячейках C4, D4, E4: трапецеидальная

Для выбранного типа резьбы программа выбирает из «Базы данных для расчета» и записывает из ячейки H8 коэффициент высоты резьбы

Из ячейки I8 — угол наклона рабочей стороны профиля резьбы в градусах

Далее выбираем материалы для винта и гайки в поле со списком, расположенном

в объединенных ячейках C7, D7, E7: сталь (закал.) / бронза

Для выбранных материалов Excel выбирает из «Базы данных для расчета» и записывает из ячейки K10 допускаемое удельное давление в винтовой передаче в МегаПаскалях

Из ячейки L10 коэффициент трения скольжения в резьбе (со смазкой)

Выбираем относительную высоту гайки в поле со списком, расположенном

Программа выдает первый промежуточный результат: расчетный средний диаметр резьбы (по критерию — износостойкость) в миллиметрах, рассчитанный по формуле

На основании данных, полученных в предыдущем шаге, задаем наружный диаметр резьбы винта (внутренний диаметр резьбы гайки) в миллиметрах, выбирая соответствующее значение в поле со списком, расположенном

Аналогично задаем шаг резьбы – тоже в миллиметрах

Программа выдает второй промежуточный результат: средний диаметр резьбы в миллиметрах, который определяется по формуле

в ячейке D14: =ЕСЛИ(C4=»Метрическая»;D12-6/8*0,866025*D13;D12-D5*D13) =28,5

Внимание! Важный момент! Если средний диаметр резьбы в ячейке D14 окажется по какой либо причине меньше расчетного из ячейки D11, то программа «зальет» поле ячейки D14 красным цветом. Это привлечет внимание пользователя, и он должен будет изменить наружный диаметр и/или шаг резьбы так, чтобы средний диаметр по факту стал немного больше предварительного расчетного значения.

Программа предлагает рассмотреть и утвердить высоту гайки в миллиметрах, выдавая расчетное значение по формуле

в ячейке D15: =D10*D14 =34,2

Принимаем высоту гайки в миллиметрах чуть больше расчетной и пишем

Далее Excel выдает нам ряд очередных промежуточных результатов расчета винтовой передачи. Число витков резьбы гайки

в ячейке D17: =D16/D13 =11,7

Угол подъема витка резьбы по среднему диаметру в градусах

в ячейке D18: =D16/D13 =1,919

Приведенный угол трения в градусах

в ячейке D19: =ATAN (D9/COS (D6/180*ПИ()))/ПИ()*180 =5,911

Проверку условия самоторможения передачи

в объединенных ячейках C20, D20, E20: =ЕСЛИ(D1&9gt;D18;»Выполняется»;»Не выполняется»)=Выполняется

Момент трения в резьбе в Ньютонах умноженных на миллиметр

в ячейке D21: =0,5*D3*D14*TAN (D18/180*ПИ()+D19/180*ПИ()) =29393

Далее выбираем вид трения торца винта с пятой (в нашем случае) в поле со списком, расположенном

в объединенных ячейках C22, D22, E22: скольжение со смазкой

Для выбранного вида трения Excel выбирает из «Базы данных для расчета» и записывает из ячейки Q8 коэффициент трения на торце винта

Исходя из конструктивных особенностей домкрата, задаем средний диаметр торца винта (упорного подшипника) в миллиметрах и пишем

Программа рассчитывает момент трения на торце винта в Ньютонах умноженных на миллиметр

в ячейке D25: =D3*D23*D24/2 =28875

И, наконец, задаем усилие рабочего на рукоятке в Ньютонах, выбирая из поля со списком, расположенного

Завершим расчет передачи винт-гайка определением размеров рукоятки и коэффициента полезного действия (КПД).

Длина рукоятки в миллиметрах

в ячейке D27: =(D21+D25)/D26 =291,3

Диаметр рукоятки в миллиметрах

в ячейке D28: =((D21+D25)/0,1/100)^0,333333333 =18,0

КПД передачи в процентах

в ячейке D29: =D3*D13/D27/D26/2/ПИ()*100 =12,3

Винтовая передача ручного домкрата полностью рассчитана. Главный недостаток передачи винт-гайка проявился «в полный рост» в конце расчета – это очень низкий КПД.

Пользуясь предложенной программой можно за несколько минут рассчитать десятки вариантов винтовых передач и выбрать самый оптимальный.

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

studvesna73.ru

-

- . , , . : . , . . 1:1 1:2 1 2. , . , , .

10.

;

, 3,5;

;

5;

, 140.

1.

5, .

1,25 .

.

.

.

.

.

2.

.

.

.

.

.

( )

.

.

3.

285 10177-62

:

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

,

.

.

,

.

,

.

.

4.

( )

.

( )

,

.

∙.

.

.

∙.

∙.

5.

.

.

.

, . 1 .

6.

,

- .

.

,

.

, . .

∙.

.

.

, ,

.

2 1,1, ,

.

.

.

7.

.

.

8.

58-2-2.

.

.

.

.

.

6636-69

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

, .

.

,

∙.

.

.

.

.

9.

.

.

.

.

.

.

.

8 , 13 , .

.

,

-

.

,

.

,

.

10.

.

,

-

.

.

.

1. 6636-69

Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 ..*) Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 ..*) Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 ..*)
10 10 10

10

10,5

10,2

10,5

40 40 40

40

42

41

44

160 160 160

160

170

165

175

11

11

11,5

11,2

11,8

45

45

48

46

49

180

180

190

185

195

12 12

12

13

12,5

13,5

50 50

50

53

52

55

200 200

200

210

205

215

14

14

15

14,5

15,5

56

56

60

58

62

220

220

240

230
16 16 16

16

17

16,5

17,5

63 63 63

63

67

65

70

250 250 250

250

260

270

290

18

18

19

18,5

19,5

71

71

75

73

78

280

280

300

310

315

20 20

20

21

20,5

21,5

80 80

80

85

80

82

320 320

320

340

330

350

22

22

24

23 90

90

95

92

98

360

360

380

370

390

25 25 25

25

26

27 100 100 100

100

105

102

108

400 400 400

400

420

410

440

28

28

30

29

31

110

110

120

112

115

450

450

480

460

490

32 32

32

34

33

35

125 125

125

130

118

135

500 500

500

530

515

545

36

36

38

37

39

140

140

150

145

155

560

560

600

580

615

*) (..), , .

2. 9484-60

. , . : 406.

1 2 3
20 15,5 4 20,5 16
22 16 5 23 17
24 18 5 25 19
26 20 5 27 21
28 22 5 29 23
30 23 5 31 24
32 25 6 33 26
34 27 6 35 28
36 29 6 37 30
38 31 6 39 32
40 33 6 41 34
42 35 6 43 36
44 37 8 45 38
46 39 8 47 40
48 41 8 49 42
50 43 8 51 44
52 46 8 53 47
55 51 8 56 52

, , .

1;

, 3,2;

;

4;

, 140.

.1- .

1.

4, .

1,25 .

.

.

.

.

.

2.

.

.

.

.

.

( )

.

.

.

3.

.2- .

:

: .

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

,

.

.

,

.

,

.

.

4.

.3- .

( )

.

( )

,

.

∙.

.

.

∙.

∙.

5.

.

.

.

, . 1 .

6.

,

- .

.

,

.

, . .

∙.

.

.

, ,

.

2 1,1, ,

.

.

.

7.

.4- .

.

.

8.

.5- .

58-2-2.

.

.

.

.

.

6636-69

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

, .

.

,

∙.

.

.

mm.

.

9.

.6- .

.

.

.

.

.

.

12 , 15 , .

.

,

-

.

,

.

,

.

10.

cinref.ru

Курсовая работа - Расчет винтового домкрата

Введение

Расчет винтового домкрата является одной из первых расчетно-конструкторской работой студента. Расчет винтового домкрата в принципе предельно прост, и в процессе расчета студенту необходимо, только контролировать получаемые значения и сопоставлять их. Очень важно в ходе выполнения расчета делать эскизы: на эскизах выполненных в масштабе видны расчетные ошибки. В расчете обязательно должны быть все рисунки с расчетными схемами, они позволяют получить полное представление о расчетных схемах. Чертежи домкрата вычерчиваются после утверждения преподавателем расчета. Все чертежи вычерчиваются на стандартных форматах в масштабе 1:1 или 1:2 на одном листе формата А1 или двух формата А2. Очень удобно выбирать один масштаб для всех чертежей, но делать это не обязательно. С начала надо выполнять чертеж общего вида, а затем всех деталей, кроме стандартных.

Расчет домкрата

Задание № 10.

Тип А;

Грузоподъемность, тон – 3,5;

Тип резьбы – трап;

Материал винта – Сталь 5;

Высота подъема, мм – 140.

1. Расчет винта на прочность

Материал винта Сталь 5, предел текучести МПа.

Рассчитываем винт на сжатие а для грубого учета кручения принимаем расчетную нагрузку равной 1,25 .

Напряжения

.

Откуда

.

Коэффициент запаса

.

Допускаемое напряжение сжатия

мПа.

Внутренний диаметр резьбы

мм.

2. Расчет винта на устойчивость

Принимаем коэффициент запаса устойчивости

.

Тогда критическая сила

н.

По формуле Эйлера

.

Коэффициент приведения

.

Расчетная длина винта

мм.

Момент инерции сечения винта (без учета резьбы)

.

Получаем из формулы Эйлера

м.

3. Назначение размеров винта

Принимаем резьбу упорную УП 28х5 по ГОСТ 10177-62

Параметры резьбы:

Наружный диаметр винта, мм ;

Внутренний диаметр винта, мм ;

Внутренний диаметр гайки, мм ;

Средний диаметр рабочей поверхности, мм ;

Шаг, мм .

Угол подъема резьбы

,

.

При таком угле подъема самоторможение обеспечено.

Диаметр головки винта и хвостовика

мм,

мм.

Приняты диаметры

мм,

мм.

Фаска на головке

мм.

4. Определение вращающих моментов

Момент резьбы (винтовой пары)

.

Принимаем коэффициент трения и угол трения (при латунной гайке)

,

.

Тогда

н∙м.

Момент трения под коронкой

.

Принимаем коэффициент трения между головкой винта и коронкой

.

Тогда

н∙м.

Вращающий момент на рукоятке

н∙м.

5. Проверка винта на совместное действия сжатия и кручения

Напряжение сжатия

мПа.

Напряжения кручения

мПа.

Приведенное напряжение

мПа.

Найденное напряжение не представляет опасности, так как оно ниже принятого в п. 1 мПа.

6. Расчет рукоятки

Вращающий момент на рукоятки

,

где — сила рабочего и плечо рукоятки.

Примем

н.

Необходимое плечо

м,

что практически осуществимо.

Рукоятку можно рассматривать как консоль, защемленную в головке винта. Изгибающий момент в плоскости зацепления.

н∙м.

Напряжение изгиба

.

Отсюда необходимый диаметр рукоятки

.

Пологая, что в качестве рукоятки может быть применен прут из сравнительно мягкой стали, принимаем предел прочности

мПа.

Что соответствует Стали 2 при коэффициенте запаса прочности 1,1, которого здесь достаточно, допускаемое напряжение

мПа.

Диаметр рукоятки

м.

В соответствии с чем можно принять диаметр отверстия в головки винта

мм.

7. Проверка головки

Проверим основное сечение головки на сжатие

мПа.

Удельное давление под коронкой

мПа.

8. Расчет стенки и бурта гайки

Материал гайки латунь ЛМЦС 58-2-2.

Толщина стенки гайки определяется наружным диаметром.

Напряжение растяжения в стенке гайки

.

Откуда

.

Принимаем допускаемое напряжение растяжения

мПа.

Тогда

м.

Принимаем согласно ГОСТ 6636-69

мм.

Диаметр бурта определяется из расчета на смятие. Обозначим через размер фаски в расточке корпуса. Напряжение смятия на опорной поверхности бурта

.

Откуда

.

Принимаем размер фаски

мм.

Допускаемое напряжение смятия

мПа.

Диаметр бурта

м.

Принято

мм.

Высоту бурта можно найти из расчета на срез и из расчета на изгиб.

Напряжения среза в бурте

.

Принимаем допускаемое напряжение среза

мПа.

И найдем

м.

Напряжения изгиба в бурте можно найти приближенно, рассматривая развернутый бурт как консоль.

Расстояние от середины опорной поверхности бурта до наружной поверхности гайки

м.

Момент, изгибающий бурт в плоскости зацепления

н∙м.

Напряжения изгиба

.

Приняв допускаемые напряжения изгиба

мПа.

Получаем

м.

Принято

мм.

9. Проверочный расчет резьбы гайки

Высоту гайки следует назначить примерно от до .

Принимаем

мм.

Округляем до

мм.

Число витков резьбы

.

Проверяем удельное давление на рабочей поверхности резьбы

.

Где ширина рабочей поверхности витка

мм.

Получаем

мПа.

Для стали по бронзе или латуни считается желательным удельное давление до 8 мПа, допускается до 13 мПа, так что найденное значение не слишком велико.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки.

,

где — толщина витка у основания

м.

Напряжения среза

мПа,

что вполне допустимо.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки

мПа,

что так же вполне допустимо.

10. Размер домкрата по высоте

Длина нарезки винта

мм.

Высота корпуса

,

где — суммарная высота головки болта и шайбы

Принимаем

мм.

Тогда

мм.

Принято

мм.

Таблица 1. Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69

Ряды Ряды Ряды
Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Д.р.*) Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Д.р.*) Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Д.р.*)
10 10 10

10

10,5

10,2

10,5

40 40 40

40

42

41

44

160 160 160

160

170

165

175

11

11

11,5

11,2

11,8

45

45

48

46

49

180

180

190

185

195

12 12

12

13

12,5

13,5

50 50

50

53

52

55

200 200

200

210

205

215

14

14

15

14,5

15,5

56

56

60

58

62

220

220

240

230
16 16 16

16

17

16,5

17,5

63 63 63

63

67

65

70

250 250 250

250

260

270

290

18

18

19

18,5

19,5

71

71

75

73

78

280

280

300

310

315

20 20

20

21

20,5

21,5

80 80

80

85

80

82

320 320

320

340

330

350

22

22

24

23 90

90

95

92

98

360

360

380

370

390

25 25 25

25

26

27 100 100 100

100

105

102

108

400 400 400

400

420

410

440

28

28

30

29

31

110

110

120

112

115

450

450

480

460

490

32 32

32

34

33

35

125 125

125

130

118

135

500 500

500

530

515

545

36

36

38

37

39

140

140

150

145

155

560

560

600

580

615

*) Дополнительные размеры (Д.р.), приведенные в таблице, допускается применять в отдельных технически обоснованных случаях.

Таблица 2. Резьба трапециидальная по ГОСТ 9484-60

Размеры в мм. Резьба обозначается буквами Трап, наружным диаметром винта и шагом. Например: Трап 40Х6.

Диаметр резьбы винта

Шаг

Диаметр резьбы гайки

Наружный

Внутренний

Наружный

Внутренний

1 ряд 2 ряд 3 ряд
20 15,5 4 20,5 16
22 16 5 23 17
24 18 5 25 19
26 20 5 27 21
28 22 5 29 23
30 23 5 31 24
32 25 6 33 26
34 27 6 35 28
36 29 6 37 30
38 31 6 39 32
40 33 6 41 34
42 35 6 43 36
44 37 8 45 38
46 39 8 47 40
48 41 8 49 42
50 43 8 51 44
52 46 8 53 47
55 51 8 56 52

При выборе диаметров резьбы, следует предпочитать первый ряд второму, второй ряд третьему.

Расчет домкрата

Тип 1;

Грузоподъемность, тон – 3,2;

Тип резьбы – кв;

Материал винта – Сталь 4;

Высота подъема, мм – 140.

Рис.1-Общий вид домкрата.

1. Расчет винта на прочность

Материал винта Сталь 4, предел текучести МПа.

Рассчитываем винт на сжатие а для грубого учета кручения принимаем расчетную нагрузку равной 1,25 .

Напряжения

.

Откуда

.

Коэффициент запаса

.

Допускаемое напряжение сжатия

МПа.

Внутренний диаметр резьбы

мм.

2. Расчет винта на устойчивость

Принимаем коэффициент запаса устойчивости

.

Тогда критическая сила

Н.

По формуле Эйлера

.

Коэффициент приведения

.

Расчетная длина винта

мм.

Момент инерции сечения винта (без учета резьбы)

.

Получаем из формулы Эйлера

мм.

.

3 . Назначение размеров винта

Рис.2-Резьба квадратная.

Параметры резьбы:

Премем: мм.

Наружный диаметр винта, мм ;

Внутренний диаметр винта, мм ;

Внутренний диаметр гайки, мм ;

Средний диаметр рабочей поверхности, мм ;

Шаг, мм .

Угол подъема резьбы

,

.

При таком угле подъема самоторможение обеспечено.

Диаметр головки винта и хвостовика

мм,

мм.

Приняты диаметры

мм,

мм.

Фаска на головке

мм.

4. Определение вращающих моментов

Р ис.3-Изображение направления моментов.

Момент резьбы (винтовой пары)

.

Принимаем коэффициент трения и угол трения (при латунной гайке)

,

.

Тогда

Н∙м.

Момент трения под коронкой

.

Принимаем коэффициент трения между головкой винта и коронкой

.

Тогда

Н∙м.

Вращающий момент на рукоятке

Н∙м.

Момент сил трения в шарикодшипнике

5. Проверка винта на совместное действия сжатия и кручения

Напряжение сжатия

МПа.

Напряжения кручения

МПа.

Приведенное напряжение

МПа.

Найденное напряжение не представляет опасности, так как оно ниже принятого в п. 1 мПа.

6. Расчет рукоятки

Вращающий момент на рукоятки

,

где — сила рабочего и плечо рукоятки.

Примем

Н.

Необходимое плечо

м,

что практически осуществимо.

Рукоятку можно рассматривать как консоль, защемленную в головке винта. Изгибающий момент в плоскости зацепления.

Н∙м.

Напряжение изгиба

.

Отсюда необходимый диаметр рукоятки

.

Пологая, что в качестве рукоятки может быть применен прут из сравнительно мягкой стали, принимаем предел прочности

МПа.

Что соответствует Стали 2 при коэффициенте запаса прочности 1,1, которого здесь достаточно, допускаемое напряжение

МПа.

Диаметр рукоятки

м.

В соответствии с чем можно принять диаметр отверстия в головки винта

мм.

7. Проверка головки

Рис.4-Срез головки винта.

Проверим основное сечение головки на сжатие

МПа.

Удельное давление под коронкой

МПа.

8. Расчет стенки и бурта гайки

Рис.5-Срезы стенки и бурта гайки.

Материал гайки латунь ЛМЦС 58-2-2.

Толщина стенки гайки определяется наружным диаметром.

Напряжение растяжения в стенке гайки

.

Откуда

.

Принимаем допускаемое напряжение растяжения

МПа.

Тогда

м.

Принимаем согласно ГОСТ 6636-69

мм.

Диаметр бурта определяется из расчета на смятие. Обозначим через размер фаски в расточке корпуса. Напряжение смятия на опорной поверхности бурта

.

Откуда

.

Принимаем размер фаски

мм.

Допускаемое напряжение смятия

МПа.

Диаметр бурта

м.

Принято

мм.

Высоту бурта можно найти из расчета на срез и из расчета на изгиб.

Напряжения среза в бурте

.

Принимаем допускаемое напряжение среза

МПа.

И найдем

м.

Напряжения изгиба в бурте можно найти приближенно, рассматривая развернутый бурт как консоль.

Расстояние от середины опорной поверхности бурта до наружной поверхности гайки

м.

Момент, изгибающий бурт в плоскости зацепления

Н∙м.

Напряжения изгиба

.

Приняв допускаемые напряжения изгиба

МПа.

Получаем

mm.

Принято

мм.

9. Проверочный расчет резьбы гайки

Рис.6-Изображение напряжения среза в основании витка гайки.

Высоту гайки следует назначить примерно от до .

Принимаем

мм.

Округляем до

мм.

Число витков резьбы

.

Округляем до

Нагрузка на один виток

Н.

Проверяем удельное давление на рабочей поверхности резьбы

МПа.

Получаем

Для стали по бронзе или латуни считается желательным удельное давление до 12 мПа, допускается до 15 мПа, так что найденное значение не слишком велико.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки.

,

где — толщина витка у основания

м.

Напряжения среза

МПа,

что вполне допустимо.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки

МПа,

что так же вполне допустимо.

10. Размер домкрата по высоте

Длина нарезки винта

мм.

Высота корпуса

,

где — суммарная высота головки болта и шайбы

Принимаем

мм.

Тогда

мм.

Принято

мм.

Высота головки винта

мм

11.Подбор шарикоподшипника

В соотвейтвием с заданой грузоподемностью 32000 Н принят шарикоподшипник упорный 8107 d=35 мм, D=52мм, H =12мм, допускаемая статическая нагрузка 37200 Н.

12

www.ronl.ru


Смотрите также