Расчёт конструкции с передачей винт - гайка

d2 - средний диаметр резьбы, мм.

(6)

Для самотормозящих винтов величина угла трения винтовой пары находится в пределах 5° .7°. Тогда, чтобы с гарантией соб

люсти условие самоторможения - (y<j), разность между y и j должна составлять не менее 1°.

1,920 < 6,84 - условие выполняется.

5. Определение кпд винтовой пары передачи винт-гайка

Определение КПД винтовой пары для прямоугольной резьбы проводится по уравнению:

(7)

Для резьбы другого профиля вместо подставляется .

6. Проверка винта на устойчивость

Проверка сжатых винтов на устойчивость сводится к определению коэффициента запаса устойчивости (n). Гибкость винта зависит от его диаметра, длины и определяется по формуле:

, (8)

где l- гибкость винта;

l - расчетная длина винта, т.е. расстояние от середины гайки до опорной поверхности головки домкрата при вывернутом до отказа винте.

l = Нб + Hг / 2, l = 300 + 57/ 2 = 328,5 мм.

i - радиус инерции для круглого сечения (по внутреннему диаметру резьбы d1).

(9)

где Iпр - приведённый момент инерции круглого сечения

(10)

m - коэффициент приведения длины винта, зависит от расчётной схемы винта (m = 2 - домкраты, съемники, струбцины; m = 1-ходовые винты и валики).

, мм4. , мм.

;

В зависимости от гибкости винта (l) или его приведённой длины (m ´ l), критическая сила (нагрузка) на винт определяется по формулам Эйлера или Ясинского. Если l < 100 или (m ´ l) < 25 ´ d1, то критическую силу определяют по формуле Ясинского:

(11)

где a и b - коэффициенты, принимаемые в зависимости от материала винта. Для Сталь 45: a = 450МПа, b = 1,67МПа.

, (Н).

Запас устойчивости винта определяется по уравнению:

Sус = Fкр / F > [Sус] (12)

где Sус должен составлять не менее 2,5

Sус = 164502,667/20000 = 8,225 > 2,5.

Следовательно, выбранный диаметр винта удовлетворяет нас.

7. Расчет элементов винта и гайки на прочность

Винт в передаче винт-гайка испытывает напряжения сжатия или растяжения и кручения. Для оценки величины этих напряжений следует определить величину эквивалентного напряжения и сравнить ее с допускаемым напряжением растяжения:

(13)

где sр - напряжения растяжения или сжатия, определяемые формулой

(14)

, МПа.

Для подсчета напряжений кручения, связанных с моментом трения в резьбе, используется следующая зависимость

(15)

где Ттр - момент трения в резьбе, подсчитывается по формуле:

Ттр = 0,5 × d2 × F × tg (y + j) (16)

Ттр = 0,5 × 27 × 20000 × tg (1,92 + 6.84) = 43916,617 Н×мм.

, МПа.

, МПа.

Допускаемые напряжения сжатия или растяжения берутся из справочника [1, т.1].

Если в передаче гайка изготовляется из менее прочного материала чем винт, то резьбу в гайке следует проверить на срез по выражению:

(17)

где Н - высота гайки, мм.

Кн - коэф. неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы, принимается равным 0,6 .0,7.

Кn - коэф. полноты резьбы, (принимается по данным таблицы 6).

[tср] - допускаемое напряжение среза, подсчитывается по выражению

[tср] = (0,6…0,65) × (sв / [S]),

где sв - временное сопротивление материала гайки, (принимается по таблице 7 МУ или по справочнику [2, т.1]).

[tср] = 0,6 × (/) = МПа.

Т. е. условие tср £ [tср] выполняется.

8. Конструирование и расчёт дополнительных элементов передачи винт-гайка

8.1 Выбор размеров головки винта

Размеры подъемной головки винта (Рис.3) назначаются конструктивно:

D2 = (1,7…1,9) × d; D2 = 1,9 × 30 = 57, мм.

B = (1,4…1,8) × d; В = 1,6 × 30 =48, мм.

Dp = (0,4…0,5) × d; Dр = 0,5 × 30 = 15, мм.

8.2 Выбор размеров рукоятки винта

Общий момент сопротивления повороту винта равен:

Т0 = Ттр + Тн,

где Тн - момент сопротивления в наконечнике, его величина может быть принята Тн = 0,5 × Ттр. Следовательно

Т0 = 1,5 × Ттр.

Т0 = 1.5 × 43916,62 = 65874,93 Н × мм.

Общий момент сопротивления преодолевается усилием рабочего - Fр, приложенного к рукоятке длиной Lр, т.е.

Т0 = Fp × Lр,

где Fр - усилие рабочего на рукоятке, Fр = 250, Н.

Lр - длина рукоятки в мм.

Обычно задача решается относительно требуемой длины рукоятки. При длине рукоятки более 1 метра, следует рассчитывать на усилие двух рабочих.

Lр = Т0/Fр = 65874,93/250 = 263,499, мм.

Диаметр рукоятки Dp, принятый по рекомендации п.8.1, следует проверить по напряжениям изгиба:

,

где Wx - осевой момент сопротивления: Wx = 0,1Dp3;

[sи] - допускаемое напряжение изгиба, [sи] = 260, МПа.

Wx = 0,1× 103 = 100, мм3.

, МПа.

Следовательно, принятый диаметр рукоятки Dp = 15 мм полностью устраивает нас. На рис.2 представлено конструктивное оформление головки и рукоятки винта.

Ри

 Скачать реферат