Расчет деталей распорного домкрата и разработка эскизов этих деталей (стр. 1 из 3)

1. Расчет винтового механизма

Рассмотрим винтовой механизм на примере распорного домкрата. Данный домкрат применяется для получения большого усилия с использованием небольшого рабочего усилия. Основным элементом домкрата является передача винт-гайка. Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. В силовых передачах винт-гайка часто применяется упорная резьба. Она обладает высокой прочностью витков, технологична, имеет более высокий к.п.д., чем метрическая резьба, но может использоваться только при нереверсивной нагрузке. Винт и гайка должны составлять прочную и износостойкую пару. Исходя из этого винт, который не подвергается закалке изготавливается из стали 45, а для изготовления гайки применяется бронза БрА9Ж3.

Целью данного раздела является выполнение проектировочных расчетов деталей распорного домкрата (винт, гайка, рукоятка) и разработка эскизов этих деталей.

1.1 Расчет основных размеров винта

1.1.1 Проектировочный расчет винта

Задачей раздела является определение параметров резьбы винта.

Опыт эксплуатации передач винт-гайка показывает, что основной причиной выхода их из строя является изнашивание резьбы [1, c.9]. Следовательно, критерием проектировочного расчета является износостойкость. Условие работоспособности по критерию износостойкости может быть записано в виде [1, c. 9].

p≤ [p], (1.1)

где р - среднее давление на поверхность резьбы, Н/мм²; [p]- допускаемое давление для данного сочетания трущихся материалов, Н/мм².

Согласно технического задания винт изготовлен из стали Сталь 45, а гайка из безоловянной бронзы БрА9Ж3, поэтому выбираем [p]=7 Н/мм² [1, с. 13].

Известно, что среднее давление на контактирующих поверхностях может быть определено по формуле

p=F

/A, (1.2)

Где F

- нормальная сила, Н; А- площадь контактирующих поверхностей, мм².

Считая, что нагрузка распределена равномерно по виткам гайки и пренебрегая углом подъема резьбы, запишем выражение для площади, по которой распределено давление

A=πd

z, (1.3)

где z-число витков гайки.

Введем коэффициенты

= Н

/Р и γ

=Н

значение, которых может быть выбрано по рекомендации [1. c. 9].

Выбираем γ

=2, γ

= 0,75 (резьба упорная).

Выражение (1.3) с использованием коэффициентов γ

и γ

может быть приведено к виду

A= πd

²γ

. (1.4)

Тогда, подставляя значения

и А в выражение (1.2) и полученное выражение для p в условие (1.1), получим формулу для проектировочного расчета винта

≥√ F

/ (πγ

[p]). (1.5)

Подставляя численные значения в выражение (1.5), получим величину среднего диаметра резьбы винта. Величина

=25000 Н приведена в техническом задании.

мм

В соответствии с ГОСТ 9484-73 [1, c.23] находим параметры резьбы винта, обеспечивающие износостойкость данной винтовой пары:

= 32 мм;

=27,50 мм;

=21,587 мм; P=6 мм, определение которых и являлось задачей данного раздела.

1.1.2 Проверочный расчет винта на статическую прочность

Задачей раздела является проверка выбранных в разделе 1.1.1. размеров винта на прочность.

(1.6)

Где S- фактический коэффициент запаса; [S]-нормальный коэффициент запаса.

Выбираем значение [S]=3 [1, c.14], так как рассчитываем домкрат.

Значение S найдем из формулы

, (1.7)

где

- предельное напряжение, Н/мм;

- максимальное напряжение, Н/мм

Так как винт изготовлен из стали Сталь 45, в качестве предельного напряжения выбираем предел текучести [1, c.16]

Н/мм

(1.8)

где

-предел текучести, Н/мм

Для нахождения величины

составим расчетную схему (рис. 1.1).

Рис. 1.1 - Схема расчета винта на прочность: N-сила, прикладываемая к рукоятке;

-сила сжатия;

-момент силы, прикладываемой к рукоятке;

-момент силы трения в резьбе.

Из рис. 1.3 видно, что опасным является сечение А-А, в котором сила сжатия и крутящий момент максимальны. Отсюда следует, что

(1.9)

где

-эквивалентное напряжение, Н/мм

;

-максимальное значение напряжения сжатия, Н/мм

;

- максимальное значение напряжения кручения, Н/мм

Максимальное напряжение сжатия находят по формуле

(1.10)

где

- сила сжатия, Н;

- площадь сжатия, мм

Поверхность сжатия - круг, площадь сжатия равна площади круга

(1.11)

где

- внутренний диаметр резьбы, мм.

Подставляем численные значения в формулы (1.10) и (1.11)

^{мм
,}

^Н/мм

Максимальное значение напряжения кручения находят по формуле

(1.12)

где

- момент силы трения в резьбе,

; W

- полярный момент сопротивления,

Полярный момент сопротивления определяют по формуле

(1.13)

Подставим численные значения в выражение (1.13)

Для винта

определяется по формуле [1, c.13].