30
Рис.1 - Резьба трапецеидальная
Проводим проверочные расчёты на условие самоторможения и на прочность в
опасном сечении.
Расчёт на условие самоторможение.
Угол подъёма средней винтовой линии резьбы
винт
гайка изгиб работоспособность
°,
где
P - шаг резьбы;
d2 - средний
диаметр резьбы;
і-количество заходов.
Приведенный
угол трения: ,
Условие
самоторможения выполняется.
Дальше выполняем проверку винта на прочность в опасном сечении:
;
;
.
Условие
прочности выполняется.
. Расчёт пяты
Размеры шариковых подшипников в механизмах, с ручным приводом
определяется из расчета статической грузоподъемности:
где
n - 1,2…1,5 - коэффициент надёжности,
F -
эквивалентная нагрузка подшипника, Н;
С0
- статическая грузоподъемность.
.
По
значению С0 подберём подшипник из справочника /4/ по ГОСТ 7872-89 , подшипник
8103.
Внутренний
диаметр подшипника d=17мм;
Внешний
диаметр подшипника D=30мм;
Высота
подшипника H=9мм;
Все остальные размеры пяты назначаем из конструктивных соображений. Мп=F·fd/2=14000·0.001·17/2=119(H·мм)
4. Расчет гайки
Гайки обычно изготавливаются из материалов, имеющих в паре со стальным
винтом низкий коэффициент трения и хорошую износостойкость. К таким материалам
относятся оловянистые и безоловянистые бронзы, латунь, металлокерамика и
антифрикционный чугун.
Принимаем,
что гайка изготовлена из безоловянистой бронзы БрАЖН10-4-4(sв=650 E=120000 HRC=100);
Гайки
выполняются в виде цилиндрических втулок, которые запрессовываются или
ввинчиваются в подвижный или неподвижный корпус. В данном случае конструкцию
гайки выбираем таким образом, чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы
было наиболее равномерным.
При
расчёте резьб гаек допускается, что осевое усилие распределяется по виткам
равномерно, а угол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в
виде плоских круговых колец. В гайке рассчитывают резьбу (на изгиб, срез и
удельное давление), основные её размеры (H, D), а
также отдельные элементы (посадка в корпус, упорный буртик , фиксирующие детали и др.).
Рис.
2 - Конструкция гайки
Тело
гайки подвергается кручению и сжатию.
Наружный
диаметр тела гайки определяется из условия прочности:
где
k -коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки, k=1,3;
допускаемое
напряжение сжатие или растяжении
,
.
Наружный
диаметр принимаем , диаметр мал поэтому назначаем его конструктивно .
Примем
D=62(мм)
Число
витков определяем из уравнения:
Высота
гайки:
Проводим проверку витков резьбы на прочность, так как материал гайки
обладает более низкими механическими свойствами, чем материал винта. Исходя из
условия прочности витка на срез:
а)
Проверка на срез:
,
где
- ширина витка в корневом сечении резьбы: ;
б)
Проверка на изгиб:
где
p-равномерно распределенная нагрузка:
Условия
выполняются.
Размер
заплечика определяем из условия смятия материала гайки под
действием силы F по уравнению:
,
Из конструкторских соображений принимаем D=7 мм.
.
Из
конструкторских соображений принимаем h=7 мм
Гайку в корпус ставим по посадке с гарантированным натягом. Для
уменьшения натяга гайку в корпусе фиксируем штифтом, который должен удерживать
гайку от проворачивания при работе механизма.
Рис.3 -
Соединение гайки с корпусом с помощью штифта
Расчет
штифта выполним из условия его среза по сечению или
смятия поверхности под действием момента винтовой пары:
Принимаем d0 равный 6 мм.
Проверим выполнение условия прочности при работе на смятие:
Принимаем
из конструктивных соображений .
По
справочнику подбираем штифт: Штифт 6Г12 ГОСТ
3128-70.
5. Расчёт рукоятки
В переносных винтовых механизмах чаще всего применяются перекидные рукоятки
либо рукоятки с храповым механизмом. Соединение храпового колеса с винтом
бывает шпоночным, штифтовым или профильным. Выбираем шпоночное соединение в
соответствии с ГОСТ23360-78 по диаметру вала:30-38мм соответствует шпонка 10х8
мм.
Материал
рукоятки: сталь 45 без термообработки
.
Рассчитываем
нужную длину рукоятки, исходя из усилия рабочего Q=200Н.
Mp=M B.P +Мп =30340.2+119=30459=Qlp;
;
Принимаем
длину рукоятки ;
Диаметр рукоятки определяется из условия прочности на изгиб:
;
Принимаем
диаметр ;
Выбираем
материал храпового механизма: Сталь 40ХН [σu]=370МПа;
Размеры
храпового колеса не гостированы и выбирается конструктивно:
Dх=2d=2.36=72(мм);
Dх- наружный
диаметр храпового колеса;
- ширина
храпового колеса;
принимаем
;
-ширина
зуба, где z - количество зубьев;
z=8
-ширина
зуба;
Х1=0,75.Dx=0.75.72=54-расстояние от центра храпового колеса до центра оси
собачки.
-длина
зуба храпового колеса
Конструктивно
принимаем
После
эскизирования данного храпового механизма выполним проверочные расчёты.
1) Рассчитаем зуб храпового колеса на изгиб
где
N- нормальная сила
где
М - момент рукоятки
;
условие выполняется
2) Определим силу действующую на ось собачки
;
Угол
возьмём из эскиза. Он равен 300. Тогда:
Определим
размер оси собачки по уравнению:
полученного
из условия
3) Ось собачки рассчитываем на срез, как двухсторонний стержень:
- условие
выполняется
Окончательно
выбираем
-
прочность в сечении 1-1
где
- момент сопротивления
-
площадь сечения 1-1
-
коэффициент полноты сечения
условие
выполняется
где
W- момент сопротивления сечения 2-2
Х2-
расстояние от центра храпового колеса до сечения 2-2
Х2=86
мм [σu]=370МПа
Условие
выполняется
Шпонку
храпового колеса рассчитываем на смятие:
;
z - число
шпонок; z=1;
d -диаметр
винта; d=36(мм);
l -длинна
шпонки; l=30(мм);
h -высота
шпонки; h=7(мм);
b -ширина
шпонки; b=7(мм);
;
Условие
выполняется
Окончательно
выбираем шпонку по ГОСТ23360-78
с
размерами h=7(мм); b=7(мм); l=30(мм);
6.
Расчет и проектирование корпуса механизма
Корпус
домкрата выполняют литым из чугуна с толщиной стенки мм.
Рис.4
- Корпус домкрата
Материал
корпуса испытывает напряжения сжатия от силы веса поднимаемого груза и
напряжения от действия момента винтовой пары.
Корпус домкратов для обслуживания авиационных изделий представляет собой
пространственную конструкцию, из стальных (25ХГС, 30ХГС) или дюралевых (Д-16)
труб или уголков.
Тогда
F ≤3.14/4(D1²-D2²) []
=
Опорная
плита домкрата квадратная. Её площадь подбирается из условия смятия материала,
на который устанавливается домкрат. Для дерева [] = 1...2
МПа:
,
необходимый диаметр 79 мм.
Толщина
плиты принимается равной , проверяется по условию прочности на изгиб:
Для
круглой плиты
,
,
,
.
.
КПД механизма
Коэффициент полезного действия винтовой пары скольжения определяется по
формуле:
Таким образом, h =
0.3963 = 39.63 %.
КПД механизма:
Заключение
В данной работе был рассчитан и спроектирован домкрат винтовой Подобраны
материалы деталей конструкции, а также проведены проверочные расчёты деталей на
прочность. Закреплён и усвоен материал читаемого курса и приобретены первичные
навыки конструкторской работы,
Коэффициент полезного действия данной винтовой передачи равен 39.5%. Это
значение далеко от максимального значения КПД винтовой передачи, что указывает
на то, что передача, в основном, работает на трение.
Список использованных источников
1. Решетов
Д.Н. «Детали машин». М., «Машиностроение»,1975. 496 с.
2. Ефоян
А.С., Дорофеев В.Г.,. Муравьева В.А., Шебанов И.Г. Проектирование винтовых
механизмов авиационных устройств и роботов. Учебное пособие. Харьков: ХАИ,1989.
87 с.
3. Яковлев
Ю.В.Расчет и проектирование устройств с винтовой передачей. Учебное пособие по
курсовому и дипломному проектированию. Харьков:ХАИ,1978. 85 с.
. Анурьев
В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М., «Машиностроение»,1979.
5. Иванов
М.Н. «Детали машин». Курсовое проектирование. М., «Высшая школа»1975. 551 с.
Похожие работы на - Домкрат винтовой с храповым механизмом
|