Домкрат бутылочный ДМ22.00.00 сборочный чертеж

ПЗ МОЁ когда не сошлось по условию прочности.doc

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Механико-машиностроительный факультет
Кафедра машиноведения и деталей
Пояснительная записка
Студент группы 30451 Волоцкий Т.А.
Расчёт основных размеров винта
Проектировочный расчёт винта
Задачей раздела является определение параметров резьбы винта.
Практикой установлено что основной причиной выхода из строя передачи
винт-гайка является изнашивание резьбы. Критерием проектировочного расчёта
является износостойкость. Условие работоспособности по критерию
износостойкости может быть записано в виде [1 с. 9]
где р – среднее давление на поверхности резьбы Н мм2.
[р] – допускаемое давление для данного сочетания трущихся материалов
Выбираем материалы винта-гайки: пусть винт изготовлен из закалённой стали
а гайка из антифрикционного чугуна поэтому выбираем [р]=8 мПа[1с. 12].
Известно что среднее давление на контактирующих поверхностях может быть
определено по формуле
где Fn – нормальная сила Н;
А – площадь контактирующих поверхностей;
z – число витков гайки.
Схема для расчета винта на износостойкость
d-номинальный (внешний) диаметр резьбы ;d2-средний диаметр резьбы ; d3-
внутренний диаметр резьбы ; Р- шаг резьбы ;Hг –высота гайки ; Fд-
грузоподъемность винтового механизма
[pic] - коэффициент высоты гайки.
[pic]= 0.75 (для упорной резьбы ) [1 c. 9]
[pic]= 2.5(большое значение для домкрата)
Если пренебречь углом подъёма резьбы и условно принять что нагрузка
распределяется равномерно по виткам то можно записать выражение для
площади по которой распределено давление; выражение (1.3) с
использованием коэффициентов [pic] и [pic] может быть приведено к виду
Подставляя численные значения в выражение (1.5) получаем величину
среднего диаметра резьбы винта . Величина F=46000 H .
В соответствии с ГОСТ 10177-82 находим параметры резьбы винта
обеспечивающие износостойкость данной винтовой пары :
d2=22.25мм D3=17.322мм d=26мм P=5
После этого определяем высоту гайки
НГ=25*22.25=55.625 мм
И проверяем условие [pic]
Учитывая что [pic]получим [pic]= 55.6255=11.125
Проверочный расчет винта.
1. Расчет на прочность.
Принятые размеры винта должны обеспечивать его прочность и устойчивость
(если винт сжат). При ручном приводе когда число циклов перемен напряжений
за весь срок службы невелико можно ограничиться расчетом винта на
статическую прочность. [1 с. 13]
Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом эпюры
распределения которых представлены на рисунке (рис.2.1).
Эпюры продольных сил и крутящих моментов для винта домкрата
Условие прочности имеет вид:
Нормальное и касательное напряжения определяются с учетом диаметра
[pic] винта в опасном сечении которое для винта пресса ки принимается
где [pic]- внутренний диаметр резьбы винта.
Минимальный допускаемый запас прочности [pic] находится в пределах 2 3.
Выберем минимально допустимый запас прочности [S]=3.
Крутящие моменты необходимые для расчёта касательных напряжений
вычисляются по следующим формулам [1стр. 13]:
Для Стали 45 табличное значение (Т=250 Мпа. [1стр. 16].
( – угол подъема резьбы;
(’ – угол трения в резьбе;
(1 – угол профиля резьбы;
Площадь сечения А-А определяется как
Таким образом нормальное напряжение в опасном сечении
[pic]21000235.66=89.111 МПа
Найдем [pic]- касательное напряжение
где Тn- момент в сплошной пяте
Tn=13 * 21000 * 0.23 * 0.026 = 41.86 Н·м
[pic]-полярный момент сопротивления для круглого сечения.
Проверим условие прочности винта подставив численные значения в формулу

СваркаДомкратТимон.cdw

ПЗ МОЁ.doc

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Механико-машиностроительный факультет
Кафедра машиноведения и деталей
Пояснительная записка
Студент группы 30451 Волоцкий Т.А.
1. Передача винт-гайка. 2
2. Бутылочный домкрат. 2
1. Проектировочный расчет передачи винт-гайка по критерию
2. Проверочный расчет винта. 5
2.1. Проверочный расчет винта на прочность. 5
2.2. Расчёт на устойчивость. 7
3. Проектировочный расчет гайки. 9
4. Проверочный расчет гайки. 10
4.1. Расчет бурта гайки на смятие. 10
4.2. Расчет бурта гайки на срез. 10
4.3. Расчет витков резьбы на срез. 11
5. Расчет рукоятки. 11
5.1. Определение расчётной длины рукоятки. 11
5.2. Определение расчётного диаметра рукоятки. 12
1 Передача винт-гайка.
Передача винт-гайка находит применение в самых различных отраслях
машиностроения и служит для преобразования вращательного движения в
поступательное. Примерами использования передачи могут служить простейшие
винтовые прессы домкраты съемники стяжки струбцины. Она также
применяется в станках (механизмы передвижения и подачи рабочего
инструмента) в некоторых кранах (механизм изменения вылета стрелы) и т.д.
Достоинством рассматриваемой передачи является простота конструкции ее
компактность и надежность в работе. К недостаткам передачи следует отнести
сравнительно низкий коэффициент полезного действия.
В силовых передачах винт-гайка наиболее частое применение находит
стандартная трапецеидальная резьба.
Она обладает высокой прочностью витков технологична
имеет более высокий коэффициент полезного действия чем метрическая резьба
может использоваться при реверсивной нагрузке
2. Бутылочный домкрат.
Домкрат — стационарный переносной или передвижной механизм
предназначенный для подъема опирающегося на него груза. От других
грузоподъемных устройств (тали лебедки и т. д.) его отличает относительная
компактность простота в обслуживании и надежность в эксплуатации.
Конструкция домкрата любого типа позволяет при небольшом рабочем усилии
плавно поднимать груз фиксировать его точно на заданной высоте и
удерживать в определенном положении.
Бутылочные домкраты используют для ремонтных работ когда необходимо
установить груз сверху на вращающейся пяте. Обычно это штатные домкраты для
различных видов автомобилей. Грузоподъемность — до 15 т.
Такое устройство состоит из цилиндрического основания и помещенного
внутри него одного или двух подъемных винтов выдвигающихся или
задвигающихся в зависимости от направления вращения специальной зубчатой
гайки с трапецеидальной резьбой.
Бутылочный домкрат в большинстве случаев надежен в эксплуатации. Кроме
того к достоинствам этих инструментов относится прочность и устойчивость
а также то что они могут работать без дополнительных подставок.
1 Проектировочный расчет передачи винт-гайка по критерию износостойкости
Практикой установлено что основной причиной выхода из строя передачи винт-
гайка является изнашивание резьбы гайки. Поскольку интенсивность
изнашивания зависит от давления p то его величина не должна превышать
допускаемого значения т.е. должна удовлетворять критерию износостойкости:
где F – нормальное усилие в резьбе A – площадь соприкосновения резьбы
Эту формулу можно привести к виду
где z – число витков гайки d2 – средний диаметр резьбы Н1 – рабочая высота
профиля [p] – допускаемое давление в винтовой паре.
Рис.3 d-номинальный (внешний) диаметр резьбы ;d2-средний диаметр резьбы
; d3-внутренний диаметр резьбы ; Р- шаг резьбы ;Hг –высота гайки ; Fд-
грузоподъемность винтового механизма
Для нахождения диаметра резьбы необходимо ввести коэффициенты
По рекомендациям для упорной резьбы выбираем
[pic]= 2.4 (большое значение для домкрата) .
Если пренебречь углом подъёма резьбы и условно принять что нагрузка
распределяется равномерно по виткам то можно записать выражение для
площади по которой распределено давление; выражение (1.3) с
использованием коэффициентов [pic] и [pic] может быть приведено к виду
По диаметру d2 в соответствии с ГОСТ 10177-82 находим параметры резьбы
обеспечивающие износостойкость используемой винтовой пары:
После этого можно найти высоту гайки HГ
Затем проверяется условие
В данном механизме принимаем число витков z = 12 и проверяем выполнение
условия износостойкости:
Износостойкость обеспечена.
2 Проверочный расчет винта.
2.1 Проверочный расчет винта на прочность
Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом эпюры
распределения которых представлены на рисунке (рис.4.). [pic]
Там же показано положение опасного сечения винта. Условие прочности винта
где s – запас прочности; [s] – минимально допустимый запас прочности; (Т -
предел текучести; ( - нормальное напряжение; ( - касательное напряжение.
Нормальное и касательное напряжения определяются с учётом диаметра d0 винта
в опасном сечении который для домкрата принимается d0=d3 где d3 –
внутренний диаметр винта резьбы. Минимально допустимый запас прочности [s]
обычно находится в пределах от 2 до 3 причем большие значения относятся к
винтам домкратов где имеется большая вероятность внецентрального
приложения осевой нагрузки.
Крутящие моменты необходимые для расчёта касательных напряжений
вычисляются по следующим формулам:
Для стали 45 табличное значение (Т=360 Мпа.
Касательное напряжение определяется по формуле:
Tр –момент сил трения в резьбе; W – полярный момент инерции.
В формулы для вычисления ТР входят f и (1. В данном случае f=0.17 а (1=3(
Теперь когда все необходимые значения вычислены рассчитаем s:
Т.к. минимально допустимый запас прочности обычно принимается
[s]=2..3 а вычисленный запас прочности превышает минимальное значение
(s>[s]) то проверка винта по условию прочности выполняется с запасом.
2.2.Расчёт на устойчивость.
Проверка винта на устойчивость проводится по неравенству
Минимально допускаемый запас устойчивости обычно принимается [sУ]=3 5. Если
существует вероятность внецентренного приложения осевой нагрузки или
появление сил перпендикулярных оси винта то выбираются большие значения.
Величина критической силы FКР=(КР (AВ определяется в зависимости от
где AВ – площадь поперечного сечения винта;
I – приведённый момент инерции сечения винта
lР – расчётная длина винта (наибольшее расстояние от пяты до середины
высоты гайки); ( - коэффициент приведения длины.
Если (((1 (см.рис.3) то критическая сила определяется по формуле Эйлера:
Если (1((((2 то расчёт проводится по эмпирической формуле Тетмайера-
а если (2(( то расчёт на устойчивость не проводится т.к. (КР((Т
Найдём площадь сечения винта АВ :
Для данной схемы механизма (рис.4) коэффициент приведения длины стержня
Расчётная длина винта
Момент инерции сечения винта
Для стали 45 (1=84 т.е. (>(1 поэтому критическое напряжение определим по
Полученный коэффициент запаса устойчивости значительно превосходит
номинальный поэтому винт обладает большим запасом устойчивости.
3 Проектировочный расчет гайки
При проектировочном расчете гайке необходимо определить наружный диаметр
гайки по критерию прочности при растяжении
Примем диаметр гайки равным 46 мм: [pic]=d+2P=34+12=46мм
4 Проверочный расчет гайки
4.1 Расчет бурта гайки на смятие
Диаметр бурта гайки определяется из условия прочности на смятие опорной
кольцевой поверхности
где с – размер фаски в данной конструкции примем с = 3мм. Допускаемое
напряжение смятия [[pic]] примем равным 60 Мпа
Примем диаметр бурта равным 52 мм
Высоту бурта гайки принимают конструктивно:
4.2 Расчет бурта гайки на срез
Условие прочности выглядит следующим образом
где Т – предел текучести на срез. Т= 07[pic]Т =140 Мпа. Нормативный
коэффициент запаса [s] = 3. Площадь среза определяется по формуле:
Так как условие прочности выполняется то высота бурта удовлетворяет
критерию прочности на срез
4.3 Расчет витков резьбы на срез
рис.6 Расчетная схема витка резьбы
Резьба гайки проверяется на прочность. С этой целью виток резьбы
развёртывается по диаметру d и рассматривается как консольная балка с
заделкой. Поскольку балка короткая то расчёт на изгиб не проводится а
ограничиваются одним расчётом на срез.
Условие прочности имеет вид:
где z – число витков резьбы гайки b – толщина витка у основания.
Для трапецеидальной резьбы b=0.75·Р=0.650.006=0.0045 м.
Условие прочности на срез выполнено.
5.1. Определение расчётной длины рукоятки.
Расчётная длина рукоятки определяется исходя из силы Fp с которой
рабочий действуют на рукоятку и суммарного момента сил сопротивления
движению винта [pic]. Из условия равновесия винта следует:
где [pic] - суммарный момент сил сопротивления в резьбе Fp - сила
прикладываемая к рукоятке.
Так как характер нагрузки кратковременный то берем Fp=250 Н.
Рассчитаем момент сил трения в кольцевой пяте:
Тогда минимальная длина рукоятки равна:
Т.к. Lр обычно принимается на 150..200 мм больше расчетной возьмем
Определение расчётного диаметра рукоятки.
Диаметр рукоятки dР определяется из условия прочности на изгиб:
Рукоятку будем изготовлять из Стали10 (ТИ=210МПа. Выберем коэффициенты
для (ТИ равными 12 и [S]=16. Тогда:
Необходимо также учесть изменение [pic] вследствие
Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов показаны на рисунке 8.
Изгибающий момент в опасном сечении:
Момент сопротивления сечения рукоятки:
Диаметр рукоятки вычисляется следующим образом:
Примем диаметр рукоятки равным 22 мм.
В результате проектирования передачи винт-гайка для бутылочного домкрата мы
получили следующие результаты:
Наименование Величина
Наружный диаметр резьбы d мм 34
Высота гайки HГ мм 71
Наружный диаметр гайки DГ мм 46
Диаметр бурта гайки DБ мм 52
Высота бурта HБ мм 21
Расчетная длина рукоятки LР мм 775
Диаметр рукоятки dР мм 22
Бутылочного домкрата
Рис.2 Проекция рабочей поверхности одного витка на плоскость
перпендикулярную оси винта