Проектирование винтового механизма (стр. 3 из 4)
Проверка гайки на прочность
Корпус гайки проверяется по условия прочности на разрыв усилием Q и одновременное скручивание моментом
: 
, (11)где
– осевое усилие, действующее на винт; 
– коэффициент, учитывающий напряжения от скручивания, = 1,25…1,3;d – наружный диаметр резьбы;
– допускаемое напряжение растяжения; для бронзы и чугуна можно принять = 60…70 МПа.По формуле (11) рассчитываем:
Опорная поверхность буртика проверяется по условию прочности на смятие. Так как в корпусе для облегчения монтажа гайки сделана фаска
, то внутренний диаметр поверхности работающей на смятие, будет 
: 
, (12)где
– допускаемое напряжение смятия: для бронзы можно принять 
= 60 МПа.По формуле (12) рассчитываем:
Буртик проверяется из условия его прочности на изгиб:
, (13)где
– допускаемое напряжение на изгиб; для бронзы и чугуна можно принять = 60…70 МПа.По формуле (13) рассчитываем:
Проверка гайки на непроворачиваемость
Условие непроворачиваемости гайки имеет следующий вид:
.Момент трения на поверхности контакта корпуса и буртика будет:
, (14)где
– коэффициент трения между буртиком гайки и корпусом; для бронзовой гайки 
= 0,1…0,12.По формуле (14) рассчитываем:
.Момент трения в резьбе:
. (15)По формуле (15) рассчитываем:
35913,7
>29191,2 , условие непроворачиваемости гайки выполняется, дальнейшая проверка установочного винта на прочность не требуется.5. Проверочный расчет винта
Проверка винта на устойчивость
Длинные винты, работающие на сжатие, под воздействием рабочей нагрузки могут получить продольный изгиб и выйти из строя, поэтому проверка на устойчивость является обязательной.
При расчете на устойчивость будем рассматривать винт как гладкий стержень, нагруженный сжимающей силой Q, диаметром равным внутреннему диаметру резьбы d1.
Гибкость винта
определяется по формуле: 
, (16)где
– коэффициент приведения длины;l – длина участка винта, работающего на сжатие.
ix – радиус инерции поперечного сечения винта:
ix = 0,25×d1.
Длиной участка винта l, работающего на сжатие, считается длина участка от середины гайки до опорной поверхности пяты. Длина l зависит от конструкции механизма. В механизмах с кольцевой пятой в длину участка винта, работающего на сжатие включаются половина высоты гайки Hг, рабочий ход H и ширина фаски C.
Условием устойчивости винта будет соблюдение соотношения:
,где
– критическая сила, при которой винт потеряет устойчивость; 
– коэффициент запаса устойчивости: 
.Винты, имеющие гибкость
<50 считаются жесткими, и для них проверку на устойчивость проводить не требуется.По формуле (16) рассчитываем:
Расчет прочности винта
Проверка на прочность винта выполняется по условию прочности на одновременное действие сжатия и кручения. Для этого строятся эпюры сжимающих сил N, крутящих моментов Mкр, напряжений сжатия
, кручения 
и эквивалентных напряжений 
.На данном этапе расчетов должны быть известны размеры всех конструктивных элементов винта (размеры головки, канавок, проточек и т.д.). Винт разбивается на участки, границами которых являются точки приложения нагрузки и границы сечений винта.
Момент трения в резьбе определяется по формуле (15).
Расчет на прочность ведется по эквивалентному напряжению:
, (17)где
; 
;где
– осевое усилие, действующее на винт; – момент, скручивающий винт; 
– диаметр рассматриваемого сечения винта; 
– площадь поперечного сечения винта; 
– полярный момент сопротивления поперечного сечения винта.Допускаемое напряжение
можно принять: для сталей 45 и 50 – 
= 140 МПа.По формуле (17) рассчитываем:
6. Расчет рукоятки
Конструкция рукояток и маховичков
В качестве привода винтового механизма используются рукоятки или маховички разнообразных типов, конструкции. Тип рукоятки (маховичка) выбирается исходя из анализа работы механизма, по соображениям удобства использования и минимальной стоимости.
При неинтенсивном использовании винтового механизма применяют более простые и дешевые в изготовлении рукоятки различных типов. Наиболее распространенной является прямая подвижная рукоятка круглого сечения. Она устанавливается в отверстии головки винта с зазором 0,2-1,0 мм (в зависимости от диаметра рукоятки) для обеспечения беспрепятственного перемещения в осевом направлении.
Для предотвращения выпадения рукоятки на ее концах устанавливают шаровые ручки по МН 6-64 с помощью резьбы или эпоксидного клея.
Расчетная длина рукоятки
Расчетная длина рукоятки (радиус маховичка), т.е. расстояние от оси вращения винта до центра ладони рабочего:
, (18)где
– момент создаваемый рабочим для преодоления моментов трения в резьбе 
и на пяте 
;