Резьбовые соединения: Методическое пособие по самостоятельному выполнению студентами расчетно-графических работ, страница 3

Примечание:

Профили и основные размеры упорной и трапецеподобной резьбы приведены ниже:

5. РАСЧЕТ ВИНТОВОГО ДОМКРАТА

Рассчитать и спроектировать винтовой домкрат (рис. 5.1,а) по следующим данным:

-грузоподъёмность, Н;  - высота подъёма груза, мм; тип резьбы.

На рисунке 5.1,а изображены: 1 - корпус; 2 - гайка силовая; З - винт силовой; 4 - чашка; 5,7 - гвинт стопорный; 6 - рукоятка; 8 - шайба ограничительная.

Винтовые домкраты осуществляют подъём и опускание судовых меха­низмов (грузов) во время их проверки и в процессе монтажа. Обычный винтовой домкрат имеет чашку 4, на которую устанавливают поднимаемый груз; корпус 1, ограничительную шайбу 8, которая ограничивает полное вывинчивание из гайки силового гвинта 3. Для уменьшения сопротивления вращению винта, между головкой винта и чашкой может устанавливаться упорный подшипник. Гайка силовая 2 имеет отверстие для рукоятки.

Порядок расчёта следующий:

1.  Составляем конструктивную схему механизма и строим эпюры сил и моментов, которые действуют на винт, гайку и рукоятку (см. рис. 2.3).

Рис 2,3.

Распределение осевых и крутящих моментов по длине силового винта (эпюры осевых , и крутящих моментов)

2.  Выбираем материалы винта (см. табл. 2.1) и гайки домкрата (см. табл. 2.2), и определяем допускаемые напряжения сжатия (см. формулу (2.3): , где         - предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1),

 - допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается .

Таблица 2,1.  Зависимость допускаемых напряжений от марки стали

Марка стали

Пределы напряжений, МПа

Рекомендуемые значения допускаемых напряжений, МПа

прочности

текучести

усталости

40

500

270

200

162

108

216

45

500

360

240

216

144

280

50

600

300

240

180

120

240

40Х

800

640

280

384

256

512

40ХН

820

650

360

429

286

455

65Г

736

432

331

285

190

302

40ХГ

981

785

441

518

345

550

Таблица 2,2.  Механические характеристики бронзы

Марки бронзы

Пределы напряжений, МПа

прочности

текучести

усталости

БрОФ 10 -1

250

200

БрОФН 10 -1 -1

290

170

БрОЦС 6 – 6 - 3

200

90

БрОЦС 5 – 5 - 5

220

90

СЧ 20

360

3.  Принимаем конструкцию гайки сплошной (рис. 5.1).

4.  Определяем средний диаметр резьбы  (см.формулу 3.1): ,

где  - допускаемое рабочее давление в резьбе. Принимается для пары сталь-чугун  МПа,  для пары сталь-бронза  МПа. Коэффициент высоты гайки , принимается для сплошных гаек в пределах ,  (- высота гайки) для разъёмных гаек - . Коэффициент высоты резьбы , принимается для трапециеподобных и прямоугольных резьб , для упорных резьб .

5.  По ГОСТ 9484-81, ТОСТ 24738-81, ТОСТ 10177-82 (см. дополнение) принимаем размеры резьбы:,,,, мм из условия, чтобы средний диаметр резьбы был больше расчётного.

6. Проверяем резьбу на самоторможение.

Удобство и безопасность эксплуатации домкратов требует, чтобы резьба силового винта удовлетворяла условию самоторможения, т.е. неравенству , где  и  находим по формулам (2.1)и (2.2):

Тангенс угола подъёма средней линии развёртки резьбы:   ,(2.1).

где  - шаг резьбы,  - число заходов резьбы, - средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения:       ,      (2.2),

где - коэффициент трения резьбовой пары,

-  - угол наклона рабочей стороны резьбы (– для метрической резьбы, – для трапециеподобных резьб, - для упорных резьб, - для прямоугольных резьб).

7. Проверяем винт на устойчивость (продольный изгиб).

Определяем гибкость, потерю устойчивости винта при сжатии, по формуле:     

 ,   (3.3)  где допускаемые напряжения сжатия винта, определяются формулой (2,3): ,  - предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1),   - допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается .  - коэффициент уменьшения допускаемых напряжений сжатия винта, который зависит от гибкости винта  -  (см. табл 3.1):

Таблица 3.1 Значения коэффициента продольного изгиба винта

Гибкость

Сталь

Чугун

АВЧ-1, АВЧ-2, АКЧ-1, СЧ 20

Дюралюминий Д16

Ст3, 4, 5, 20

Ст 35, 40, 45, 50

65Г, 40Х, 40ХН

0

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

10

0,99

0,98

0,98

0,97

0,999

20

0,97

0,96

0,95

0,91

0,998

30

0,95

0,93

0,92

0,81

0,835

40

0,92

0,89

0,89

0,69

0,700

50

0,89

0,85

0,84

0,57

0,568

60

0,86

0,80

0,78

0,44

0,455

70

0,81

0,74

0,71

0,34

0,353

80

0,75

0,67

0,63

0,26

0,269

90

0,69

0,59

0,54

0,20

0,212

100

0,60

0,50

0,46

0,16

0,172

110

0,52

0,43

0,39

-

0,142

120

0,45

0,37

0,33

-

0,119

130

0,40

0,32

0,29

-

0,101

140

0,36

0,28

0,25

-

0,087

150

0,32

0,25

0,23

-

0,076

160

0,29

0,23

0,21

-

-

170

0,26

0,21

0,19

-

-

180

0,23

0,19

0,17

-

-

190

0,21

0,17

0,15

-

-

200

0,19

0,15

0,13

-

-

210

0,17

0,14

0,12

-

-

220

0,16

0,13

0,11

-

-