Розрахунок деталей розпірного домкрата і розробка ескізів цих деталей

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

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