Розрахунок деталей розпірного домкрата і розробка ескізів цих деталей

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

1. Розрахунок гвинтового механізму
Розглянемо гвинтовий механізм на прикладі розпірного домкрата. Даний домкрат застосовується для отримання великого зусилля з використанням невеликого робочого зусилля. Основним елементом домкрата є передача гвинт-гайка. Передача гвинт-гайка служить для перетворення обертального руху в поступальний. У силових передачах гвинт-гайка часто застосовується завзята різьблення. Вона володіє високою міцністю витків, технологічна, має більш високий ККД, ніж метрична різьба, але може використовуватися тільки при нереверсивний навантаженні. Гвинт і гайка повинні складати міцну і зносостійку пару. Виходячи з цього гвинт, який не піддається загартуванню виготовляється зі сталі 45, а для виготовлення гайки застосовується бронза БрА9Ж3.
Метою даного розділу є виконання проектувальних розрахунків деталей розпірного домкрата (гвинт, гайка, рукоятка) та розробка ескізів цих деталей.
1.1 Розрахунок основних розмірів гвинта
1.1.1 проектувальний розрахунок гвинта
Завданням розділу є визначення параметрів різьби гвинта.
Досвід експлуатації передач гвинт-гайка показує, що основною причиною виходу їх з ладу є зношування різьби [1, c.9]. Отже, критерієм проектувального розрахунку є зносостійкість. Умова працездатності за критерієм зносостійкості може бути записано у вигляді [1, c. 9].
p ≤ [p], (1.1)

де р - середній тиск на поверхню різьби, Н / мм ²; [p] - допустиме тиск для даного поєднання тертьових матеріалів, Н / мм ².
Згідно технічного завдання гвинт виготовлений із сталі Сталь 45, а гайка з безолов'яним бронзи БрА9Ж3, тому вибираємо [p] = 7 Н / мм ² [1, с. 13].
Відомо, що середній тиск на контактуючих поверхнях може бути визначено за формулою
p = F / A, (1.2)
Де F - Нормальна сила, Н, А-площа контактуючих поверхонь, мм ².
Вважаючи, що навантаження розподілено рівномірно по витків гайки і нехтуючи кутом підйому різьби, запишемо вираз для площі, по якій розподілено тиск
A = π d H z, (1.3)
де z-число витків гайки.
Введемо коефіцієнти
γ = Н / Р і γ = Н / D ,
значення, яких може бути вибрано за рекомендацією [1. c. 9].
Вибираємо γ = 2, γ = 0,75 (різьба завзята).
Вираз (1.3) з використанням коефіцієнтів γ і γ може бути приведене до вигляду

A = πd ² γ γ . (1.4)
Тоді, підставляючи значення і А у вираз (1.2) та отриманий вираз для p в умову (1.1), отримаємо формулу для проектувального розрахунку гвинта
d ≥ √ F / (Πγ γ [P]). (1.5)
Підставляючи чисельні значення у вираз (1.5), отримаємо величину середнього діаметра різьби гвинта. Величина = 25000 Н наведена в технічному завданні.
мм
Відповідно до ГОСТ 9484-73 [1, c.23] знаходимо параметри різьби гвинта, що забезпечують зносостійкість даної гвинтової пари: = 32 мм; = 27,50 мм; = 21,587 мм; P = 6 мм, визначення яких і було завданням даного розділу.
1.1.2 Перевірочний розрахунок гвинта на статичну міцність
Завданням розділу є перевірка вибраних у розділі 1.1.1. розмірів гвинта на міцність.
(1.6)
Де S-фактичний коефіцієнт запасу; [S]-нормальний коефіцієнт запасу.
Вибираємо значення [S] = 3 [1, c.14], бо розраховуємо домкрат.
Значення S знайдемо з формули

, (1.7)
де - Максимальне напруження, Н / мм; - Максимальна напруга, Н / мм .
Так як гвинт виготовлений із сталі Сталь 45, в якості граничного напруження вибираємо межа плинності [1, c.16]
Н / мм (1.8)
де -Межа плинності, Н / мм .
Для знаходження величини складемо розрахункову схему (рис. 1.1).

Рис. 1.1 - Схема розрахунку гвинта на міцність: N-сила, що прикладається до рукоятки; -Сила стиснення; -Момент сили, що прикладається до рукоятки; -Момент сили тертя в різьбі.
З рис. 1.3 видно, що небезпечним є перетин А-А, в якому сила стиснення і крутний момент максимальні. Звідси випливає, що

(1.9)
де -Еквівалентне напруження, Н / мм ; -Максимальне значення напруги стиску, Н / мм ; - Максимальне значення напруги кручення, Н / мм .
Максимальна напруга стиснення знаходять за формулою
(1.10)
де - Сила стиснення, Н; - Площа стиснення, мм .
Поверхня стиснення - коло, площа стиснення дорівнює площі кола
(1.11)
де - Внутрішній діаметр різьби, мм.
Підставляємо чисельні значення у формули (1.10) і (1.11)
мм ,
Н / мм
Максимальне значення напруги кручення знаходять за формулою
(1.12)
де - Момент сили тертя в різьбі, ; W - Полярний момент опору, .
Полярний момент опору визначають за формулою

(1.13)
Підставимо чисельні значення у вираз (1.13)

Для гвинта визначається за формулою [1, c.13].
(1.14)
де -Кут підйому різьби, радий; - Приведений кут тертя, радий.
Значення кута підйому різьби та наведеного кута тертя можна визначити з виразів [1, c.13]
(1.15)
(1.16)
де - Коефіцієнт тертя, - Кут нахилу профілю, град.
Розрахуємо і за формулами (1.15) і (1.16), вибравши [1. c.13], так як за завданням матеріал гвинта - Сталь 45, а матеріал гайки-БрА9Ж3, візьмемо рівним , Так як різьба впертою.
град,
град.
Підставимо знайдені значення у формулу (1.14)
,
Знайдемо максимальне значення напруги кручення за формулою (1.12)
,
За формулою (1.9) отримаємо максимальну напругу
,
Визначимо фактичний коефіцієнт запасу (1.7)
,
отже, можна залишити вибрані розміри гвинта.
Перевірка підтвердила правильність вибору розмірів гвинта (розділ 1.1.1.), Отримані розміри забезпечують необхідну статичну міцність гвинта.
1.1.3 Перевірочний розрахунок гвинта на стійкість
Завданням розділу є перевірка розмірів гвинта за критерієм стійкості. Умова стійкості виглядає так
(1.17)
де - Фактичний коефіцієнт запасу стійкості; - Нормативний коефіцієнт запасу стійкості.
Вибираємо , Так як в даному механізмі можливо позацентровий додаток осьового навантаження або поява сил, перпендикулярних осі гвинта [1, c.14]. Фактичний коефіцієнт запасу може бути визначений за формулою
(1.18)
де -Критична сила, Н.
Для знаходження складемо розрахункову схему.


Рис. 1.2 - Схема розрахунку гвинта на стійкість: розрахункова довжина гвинта; осьове переміщення гвинта; висота гайки.
З розгляду рис. 1.4 видно, що розрахункова довжина гвинта обчислюється за формулою
(1.19)
Висоту гайки можна знайти з формули
(1.20)
підставляючи чисельні значення в (1.20), отримуємо
.
Для знаходження необхідно знайти - Коефіцієнт гнучкості гвинта [1. c.15].
, (1.21)

де коефіцієнт приведення довжини, - Приведений момент інерції перерізу гвинта, ; - Площа поперечного перерізу гвинта, .
знаходимо за формулою [1, c.15]
(1.22)
Підставляючи чисельні значення, знаходимо
.
= 2,0 [1, c.16], тому що розглянутий механізм-домкрат.
За формулою (1.19) знайдемо
,
Площа поперечного перерізу гвинта розрахуємо за формулою
, (1.23)
підставляючи чисельні значення в (1.23) отримуємо

Тепер можна розрахувати за формулою (1.20)

Порівнюємо отримане значення зі значеннями і , Узятих з таблиці [1, c.16] для сталі Сталь 45.
.
Так як , То розраховуємо по Ясинському-Тетмайєра

, (1.24)
де , А [1, c.16] для сталі Сталь45
Підставляємо чисельні значення у формулу (1.24), отримуємо

Підставимо отримане значення в формулу (1.17)

Так як , То розміри гвинта, отримані в розділі 1.1.1. є остаточними.
1.2 Розрахунок основних розмірів гайки
1.2.1 Визначення зовнішнього діаметра гайки
Завданням розділу є визначення зовнішнього діаметра гайки за критерієм статичної міцності на розтяг.
Умова міцності може бути записано у вигляді
, (1.25)
де - Проектувальне напруга розтягування, Н / мм ; - Нормативне напруження розтягу, Н / мм .
Нормативне напруга визначається за формулою
. (1.26)

Так як матеріалом гайки є бронза, то
, (1.27)
де - Межа міцності, Н / мм .
Вибираємо [S] = 3 [1, c.15], тому що матеріал бронза.
За формулою (1.26) знайдемо нормативне напруження розтягу

Для визначення фактичних напружень складемо розрахункову схему (рис. 1.3).

Рис. 1.3 - Розрахункова схема гайки: зовнішній діаметр бурта гайки; висота бурта гайки; зовнішній діаметр гайки; c-розмір фаски.
З розгляду рис. 1.3 випливає, що небезпечним перетином є перетин А-А, а максимальна напруга розтягування може бути визначена з наступного співвідношення

, (1.28)
де - Площа поперечного перерізу гайки, мм.
Для гайки площа поперечного перерізу дорівнює площі кільця і ​​визначається за формулою
, (1.29)
Підставимо формулу (1.28) у формулу (1.29) і висловимо
(1.30)
Обчислимо діаметр гайки

Знайдене значення діаметру не задовольняє технологічному умові

Тому приймаємо = 42 мм, що забезпечує стійкість гайки до розтягування.
1.2.2 Визначення діаметра бурту гайки
Завданням розділу є визначення зовнішнього діаметра бурту гайки, за критерієм статичної міцності на зминання.
Умова працездатності може бути записано так

, (1.31)
де -Максимальне значення напруги зминання, Н / мм ; - Нормативне напруга зминання, Н / мм .
Для бронзи [1. c.18]
(1.32)
= 196 Н / мм для матеріалу БрА9Ж3 (виливок в пісок) і отримуємо

Максимальна напруга зминання можна розрахувати за формулою
, (1.33)
де - Сила зминання, Н; - Поверхня зминання, мм .
З розгляду рис. 1.5 випливає, що .
Площа поверхні зминання можна знайти так
(1.34)
Підставимо формулу (1.33) у формулу (1.34) і висловлюємо
(1.35)
Вибираємо з = 2 [1, c.18].
Розраховуємо діаметр бурта
,
Знайдене значення діаметру не задовольняє технологічному умові
,
тому приймаємо
Висота бурта визначається конструктивно

, Отже, отримуємо

Таким чином, зовнішній діаметр бурта , А висота бурта
1.3. Розрахунок розмірів рукоятки
1.3.1 Розрахунок довжини рукоятки
Завданням розділу є визначення довжини рукоятки за критерієм можливості повороту рукоятки при максимальному навантаженні домкрата.
Для визначення довжини рукоятки складемо розрахункову схему (рис. 1.4).

Рис. 1.4 - Розрахункова схема рукоятки: діаметр рукоятки; розрахункова довжина рукоятки; довжина згинального частині рукоятки; згинальний момент.

З розгляду рис. 1.4 випливає, що
, (1.36)
де m-число робітників.
Висловимо з (1.36)
(1.37)
Значення відомо з розділу 1.1.2.

Зусилля одного робочого , Так як короткочасний цикл [1, c.18].
Підставимо чисельні значення у вираз (1.37)

Отримане розрахункове значення довжини рукоятки задовольняє умові [1, c.18].
Довжину рукоятки можна знайти за формулою [1, c.18]
(1.38)
Довжина рукоятки L, що дорівнює 708 мм, забезпечує можливість повороту рукоятки при максимальному навантаженні, при числі робочих m = 1.
1.3.2 Розрахунок діаметра рукоятки
Завданням розділу є визначення діаметра рукоятки. Критерієм розрахунку є міцність на вигин. Умова міцності можна записати так

(1.39)
де -Напруга вигину, Н / мм ; -Напруга, що допускається вигину, Н / мм .
визначається з виразу [1, c.21]
(1.40)
Нормативний коефіцієнт [S] = 1,5, так як деталь маловідповідальних [1. c.21].
Вибираємо в якості матеріалу рукоятки сталь Ст4, згідно [1. c.16].


Напруга вигину може бути визначено так
(1.41)
де W-момент опору, мм .
Момент опору визначається з формули
(1.42)
З рис. 1.6 видно, що вигинає момент можна обчислити за формулою

(1.43)
де D = 1,5 d.

Підставляючи вирази (1.41), (1.42) і значення M, у формулу (1.39) отримаємо
(1.44)

Таким чином, обраний діаметр рукоятки і він дорівнює 22 мм.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Практична робота
60.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок деталей підйомника
Розрахунок собівартості виготовлення деталей
Розробка технології виготовлення типових деталей
Розрахунок посадок підшипників кочення з поверхнями деталей, що сполучаються
Розробка автоматизованої ділянки по обробці деталей типу вал
Проектування деталей машин
Хромування деталей на підвісках
Дефекти деталей освітлення
З`єднання оптичних деталей
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru