Проектування гвинтового домкрата

Курсова робота

Проектування гвинтового домкрата

Зміст

Введення

Вибір типу різьби

Вибір матеріалу

Умова самогальмування

Перевірка гвинта на стійкість

Вибір конструкції п'яти. Вибираємо сферичну п'яту

Розрахунок міцності гвинта

Визначення розмірів гайки

Розрахунок рукоятки

Розрахунок параметрів передачі

_{Введення}

У даній роботі надано гвинтовий домкрат, який використовується на монтажі для підйому важких конструкцій на невелику висоту.

Гвинтовий домкрат складається з: гвинта, гайки, корпусу, притиску (п'яти), підстави і маховика.

За допомогою маховика гвинт приводиться в рух, тобто починає обертатися навколо своєї осі. Обертальний рух гвинта перетворюється у поступальний за допомогою гайки, встановленої в корпусі. Внаслідок чого створюється необхідне робоче зусилля (притиск деталі або її вивільнення).

_{Вибір типу різьби}

Так як гвинт буде відчувати велику односторонню навантаження, то доцільніше буде вибір наполегливої ​​різьблення.

Цей вибір пояснюється тим, що площа робочої поверхні різьби менше, ніж у трапеціедальной, тобто буде вимагатися менше зусилля на подолання тертя між гайкою і болтом.

_{Вибір матеріалу}

Сталевий гвинт - 50

Бронзова гайка - БрО10Ф1

Розрахунок на зносостійкість.

Тиск у витках різьби [q] = 10 - 15 мПа.

Що б обмежити знос, обмежуємо тиск у витках різьблення.

,

Де A - площа витків різьби, Q - максимальне зусилля на гвинт.

,

де

- Коефіцієнт висоти робочого профілю,

(Для наполегливої ​​різьби);

- Коефіцієнт висоти гайки.

= 1.2 - 2.5

Приймаються = 2

_{Умова самогальмування}

Для забезпечення самогальмування механізму повинна виконуватися умова:

,

де - Приведений кут тертя;

- Кут підйому гвинтової лінії;

k - коефіцієнт запасу самогальмування: для самогальмується механізмів k ³ 1,3.

Кут підйому гвинтової лінії залежить від геометрії різьби:

де - Крок різьби;

= 1 - число заходів різьби;

- Середній діаметр різьби.

,

,

Наведений кут тертя :

де - Коефіцієнт тертя, що залежить від шорсткостей робочих поверхонь витків і матеріалу гайки.

= 0.08.

- Кут нахилу робочої грані витка до торцевої площині гвинта: для наполегливої ​​різьблення - = 3 °

Перевірка числа витків гайки: (6 - 12)

Різьблення з кроком 2:

Різьблення з кроком 3:

Різьблення з кроком 5:

Різьблення з кроком 8:

Отже:

,

,

Серед представлених різьблень найкраще підходить різьблення S 22Х3, хоча в неї велике число витків гайки, але в розрахунках прийнято занижене тиск у витках різьблення.

_{Перевірка гвинта на стійкість}

Максимальна довжина стисливого гвинта, мм:

, , ,

Приведена довжина:

де = 2 - коефіцієнт приведення довжини, залежить від способу закріплення кінців гвинта;

Гнучкість гвинта визначається за формулою:

Для гвинтів при > 100 з рекомендованих марок сталей можна знайти за формулою:

МПа

Умова стійкості гвинта не виконується.

Перевірка числа витків гайки:

(6 - 12)

Різьблення з кроком 4:

Різьблення з кроком 5:

Різьблення з кроком 8:

Різьблення з кроком 3:

Умова самогальмування.

Для забезпечення самогальмування механізму повинна виконуватися умова:

,

де - Приведений кут тертя;

- Кут підйому гвинтової лінії;

k - коефіцієнт запасу самогальмування: для самогальмується механізмів k ³ 1,3.

Кут підйому гвинтової лінії залежить від геометрії різьби:

де - Крок різьби;

= 1 - число заходів різьби;

- Середній діаметр різьби.

Наведений кут тертя :

де - Коефіцієнт тертя, що залежить від шорсткостей робочих поверхонь витків і матеріалу гайки.

= 0.08-0.1

- Кут нахилу робочої грані витка до торцевої площині гвинта: для наполегливої ​​різьблення - = 3 °

Отже:

_{Вибір конструкції п'яти. Вибираємо сферичну п'яту}

Сферична п'ята забезпечує менший момент тертя за рахунок значно меншої площі тертя. Робоча поверхня п'яти і підп'ятника повинні мати твердість HRC 40-56. Радіус сфери R знаходиться з умови контактної міцності робочих поверхонь:

де - Приведений модуль поздовжньої пружності, для сталевих деталей = 2,1 × 10 ⁵ МПа; допускається контактне напруження

,

де - Межа контактної витривалості, відповідний базовому числа циклів;

- Коефіцієнт довговічності: для розглянутих деталей, що відрізняються невеликим числом циклів навантаження за весь термін служби = 2,5; - Коефіцієнт запасу контактної міцності.

Величина залежить від твердості менше твердої поверхні: у випадку, коли обсяг гартування деталей (HRC 40-56):

(МПа), = 1,2;

таким чином, що допускається контактна напруга дорівнює:

мПа;

мм

Приймаються R = 64 мм.

Діаметр кругової площадки контакту, що виходить в результаті деформації стисливих тіл визначається за формулою:

мм

Момент тертя в сферичної п'яті:

Н * мм

_{Розрахунок міцності гвинта}

Перевірка на міцність гвинта виконується за умовою міцності на одночасну дію стиснення і крутіння:

Момент тертя в різьбі:

Н / мм

,

Де

;

де - Осьове зусилля, що діє на гвинт;

[ ] = 140 кгс / мм

A ₁ - площа поперечного перерізу гвинта;

M _кр - момент, скручують гвинт;

W _{p 1} - полярний момент опору поперечного перерізу гвинта;

d _min - Діаметр небезпечногоперетину гвинта. Як небезпечногоперетину беруть перетин, навантажене осьовою силою Q і максимальним обертовим моментом і при цьому має мінімальний діаметр.

,

[ ]

Отже, умова міцності гвинта виконується.

_{Визначення розмірів гайки}

Висота гайки дорівнює:

мм.

мм

приймаємо 3.

Зовнішній діаметр гайки :

де - Осьове зусилля, що діє на гвинт;

- Коефіцієнт, що враховує напруги від скручування, = 1,25 ... 1,3;

d - зовнішній діаметр різьби;

- Допустиме напруження; для бронзи й чавуну можна прийняти = 60 ... 70 МПа.

мм.

Приймаються = 38 мм.

Фаска = 2мм, = 1.6мм. Радіус закріплення = 1мм

Розрахунок буртика:

мПа

Діаметр буртика

мм

де - Допустиме напруження зминання; для бронзи можна прийняти = 70 МПа.

Приймаються мм.

Висота буртика гайки визначається за формулою:

мм.

Приймаються висоту буртика рівної 5 мм. Умова буртика на зріз:

, - Виконується.

Для утримання гайки від провертання встановлюємо гвинт з потайною голівкою. (D = 5). ГОСТ 1478-93.

_{Розрахунок рукоятки}

Необхідна довжина рукоятки:

де - Момент створюваний робочим для подолання моментів тертя в різьбі і на п'яті ; - Для короткочасної роботи = 300 Н. Момент тертя в різьбі визначається за формулою:

НММ

НММ, мм

Конструктивна довжина рукоятки приймається з урахуванням ширини долоні робітника і діаметра голівки гвинта, після чого округлюється до найближчого більшого стандартного значення:

Приймаються конструктивну довжину рукоятки рівну 160 мм.

Діаметр рукоятки знаходиться з умови її міцності на вигин:

Рукоятка виготовляється з недорогих сталей, наприклад Ст3, Ст4, Ст5. Допустиме напруження на вигин для Ст3 можна прийняти = 85 МПа.

мм.

_{Розрахунок параметрів передачі}

ККД гвинтового механізму, враховує сумарні втрати в гвинтовий парі і на п'яті, визначається за формулою:

Передаточне число передачі "гвинт-гайка":