Конструирование винтового механизма (стр. 3 из 5)
2.1 Разработка опорных узлов винтового механизма
В качестве опорного узла домкрата используется кольцевая пята (см. рис.).
пределим основные размеры опорного узла:
BП = (1,5..2,0)·d, BП = 1,75·d = 1,75·32 = = 56 мм » 60мм;
dВ = (1/3..1/2)·d, dВ = (5/12)·d = (5/12)·32 = = 13,(3) мм » 14 мм;
dН = 1,8·d = 1,8·32 = 57,6 мм » 60 мм;
DН = (2,4..2,5)·d, DН = 2,45·d = 2,45·32 = = 78,4 мм » 80 мм;
BГ = 1,5·d = 1,5·32 = 48 мм;
dР = (1/3..1/2)· BГ, dР = (1/3)·BГ = (1/3)·48 = = 16 мм;
Выбранные размеры округлены до стандартных согласно ГОСТ 6636-69.
Материал пяты: чугун (СЧ15).
Подсчитаем момент торцевого трения:
Пята изготовляется путем отливки.
где L, B, H – габаритные размеры отливки (соответственно длина, ширина, высота), мм;
d примем равным 5 мм.
r примем равным 3 мм.
2.2 Разработка узла рукоятки
Расчет узла рукоятки (см. рис.) сводится к определению ее длины (LРУК) и диаметра (dР). Сначала подсчитывают момент на рукоятке
TРУК = TРЕЗ + TТ / U,
где U - передаточное число зубчатой передачи, если она предусмотрена между рукояткой и винтом для выигрыша в усилии на рукоятке. Но в нашем случае она не предусмотрена и U = 1.
TРУК = TРЕЗ + TТ = 137,6968 Н·м + 41,348 Н·м = 179,04 Н·м.
Зная TРУК, можно определить расчетную длину рукоятки как
100 см,где QРАБ – усилие рабочего на рукоятке, принимаемое по таблице.
| Рекомендуемые усилия рабочего на рукоятке винтовых механизмов | |
| Режим работы | QРАБ(Н) |
| Непрерывная работа | До 120 |
| Периодическая работа | До 160 |
| Кратковременная работа | До 240 |
| То же в исключительных случаях | До 300 – 400 |
= 240 Н.Для уменьшения LРУК предусматривают работу одновременно двух рабочих.
Чтобы учесть неравномерность их работы, усилие 2
умножают на коэффициент неравномерности работы 0,8:QРАБ = 2
·0,8 = 2·240 Н·0,8 = 384 Н. 
Примем LРУК равной 480 мм. В натуре длина рукоятки большее и составляет 500 мм.
Короткие рукоятки делают сплошными.
Рукоятки проверим на прочность (на изгиб по схеме консольной балки (см. рис.)) по формуле
Материал рукоятки: сталь 40Х (термическая обработка - улучшение).
Определим допускаемое напряжение:
где sт =650 МПа.
увеличим диаметр рукоятки dР до 20 мм:
условие выполняется.На конце рукоятки устанавливается пластмассовая ручка (см. рис. ниже), которая выбирается по нормали машиностроения МН 6 – 64. Исполнение I, размеры в мм приведены в таблице.
| Общие размеры | Пластмассовая ручка | ||
| D | 50 | D2 | 52 |
| D1±0,5 | 20 | d | 12 |
| d1 | М12 | l | 24 |
| r | 1,0 | ||
| b | 2,0 | ||
| c | 1,8 | ||
2.3 Конструирование и проверочный расчет элементов втулки
Конструкция втулки изображена на рисунке. Фаска A ´ 10° входная (см. п.1.1.7). Размеры на рисунке:
c = 2,5 мм,
r = 2 мм,
A = 1 мм.
Расчет втулки аналогичен расчету гайки в силу схожести конструкций.
Материал втулки – сталь 20:
[sР] = 95 МПа; [sСМ] = 175 МПа; [sИЗ] = 95 МПа; [tСР] = 45 МПа.
При выборе допускаемых напряжений учитывался знакопеременный характер нагрузки. Термообработка – нормализация.
Проверим втулку на растяжение:
где kКР = 1,25 – коэффициент кручения.
Т.к. втулка изготавливается путем отливки, необходимо выполнение условие
DВТ ³ DГ +18 мм,
DВТ ³ 68 мм. Но, учитывая применение сварки, примем DВТ = 90 мм.
По диаметру DГ втулка растачивается (чистовое растачивание).
Буртик втулка проверим на срез и изгиб. В качестве нагрузки на буртик берется расчетная нагрузка на винтовую пару. Торцовая поверхность втулки имеет форму кольца и проверяются на смятие.
На смятие:
Примем:
= 100 мм.На изгиб:
На срез:
Из расчета на изгиб и срез принимаем: hб = 2 мм.
2.4 Расчет на неподвижность гайки относительно втулки
Неподвижность гайки-вкладыша относительно корпуса (см. рис. ниже) обеспечивают выбором посадки с натягом или посадки переходной и применением одновременно стопорного устройства в виде винта или штифта с последующей их проверкой на прочность от момента
Т = TРЕЗ – TБ
где TБ - момент трения бурта гайки или её торца о корпус механизма, определяемый по формуле
,A = 1 мм (см. п.1.1.7);
Т.к. TРЕЗ = 137,6968 Н·м > > TБ = 28,464 Н·м, т.е. трение бурта гайки о втулку не обеспечивает неподвижность гайки относительно втулки, то необходимо рассчитать посадку с натягом или переходную посадку с применением одновременно стопорного устройства в виде винта или штифта.
Произведем выбор посадки с натягом.
Посадочный диаметр d = DГ = 50 мм, посадочная длина l = 32 – 3 – 0,25 = = 28,75 мм.
На соединение действует момент Т = TРЕЗ – TБ = 137,6968 Н·м – 28,464 Н·м = 109,2328 Н·м.
Определим давление на посадочной поверхности p. Давление p должно быть таким, чтобы силы трения оказались больше внешних сдвигающих сил.
При одновременном нагружении вращающим моментом Т и сдвигающей силой FВ, (см. рис.) расчет ведут по равнодействующей окружной Ft и осевой силе FX:
откуда
Номинальный натяг NР связан с посадочным давлением р зависимостью Ляме, выводимой в курсе «Сопротивление материалов» (см. рис.).
где d – посадочный диаметр; d1 – диаметр отверстия охватываемой детали (для сплошного вала d1 = 0); d2 – наружный диаметр охватывающей детали (ступицы); Е1 и Е2 – модули упругости материала соответственно охватываемой и охватывающей деталей; m1 и m2 – коэффициенты Пуассона материалов соответственно охватываемой и охватывающей деталей; для стали принимают m = 0,3, для чугуна m = 0,25, для бронзы m = 0,32 – 0,35.
Натяг посадки, измеряемый по вершинам микронеровностей, должен быть больше номинального натяга на величину обмятия микронеровностей (см. рис.) U = 1,2 (Rz1 + Rz2) » 5,5 (Ra1 + Ra2):
N = NР + U,
где Ra1, Ra2 – средние арифметические отклонения профилей; Rz1, Rz2 – высота микронеровностей (мкм).
