Монтажное приспособление с прямоугольной резьбой винтовой пары

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра  КГМ и ТМ

Расчетно-графическое задание № 1.

по дисциплине:                                Детали машин                    ______________

                                            ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: _____________________Приспособление монтажное_______________________                                                                                                        

Автор студент гр.                 ГМ-01 -2           __________                  /Екимов Н.А../

                                                                                                        ^{(подпись)                                      (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА:   ____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:                  __________.                            /Кузнецов Е.С./

                                                             ^{(должность)                        (подпись)                                   (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2003

Исходные данные

1)  Приспособление монтажное

2)  Резьба винтовой пары – прямоугольная

3)  Материал:

1) Прутка – А12

2) Винта – Ст40

3) Скобы – СЧ30(1412-79)

4)Гайки силовой– Бр ОЦС4-4-17 (5017 – 74)

4) Диаметр прутка d_п=30мм       

1.Расчет грузового винта

1. винт

2. гайка

3. рукоятка

4. скоба

5. оправка

1.1 Определение расчетной осевой нагрузки F_A

Осевая нагрузка F_A = = 5104 H

где σ_Т – предел текучести, ε – момент сопротивления, L – длина прутка (10. . . 15)d_п

1.2Определение среднего диаметра резьбы винтовой пары по критерию износостойкости.

Определяем средний диаметр резьбы винтовой пары:

  принимаем d₂=12,5 мм

-где F_А максимальная основная нагрузка, Y_H – коэффициент высоты гайки (отношение высоты гайки к среднему диаметру резьбы);  - коэффициент рабочей высоты витка, зависящий от типа резьбы; [q] – допускаемое удельное давление в винтовых парах, зави - сящее от материалов винтовой пары.

Y_H = (1,8…2,3)

[q] = 12 МПа

 (для прямоугольной резьбы)

1.3 Ориентировочное определение шага резьбы

Принят шаг P = 3 мм согласно ГОСТ 9484-73

Параметры резьбы:

1. Наружный диаметр резьбы (D, d) 14 мм;

2. Шаг резьбы P = 3 мм;

3. Средний диаметр D₂ =d₂ = 12,5 мм;

4. Внутренний диаметр винта D₁= d₁ =11 мм;

5. d₃ =10,5 мм ;

6. Внутренний диаметр резьбы гайки D₄ =14,5 мм;

1.4 Проверка параметров на самоторможение резьбы по формуле

Y < 0,8ρ’

где Y = arctg(p/pd₂) = 4⁰ – угол подъема резьбы

tgY =  Р/πd₂=3/3,14*12,50= 0,076;

ρ^, = arctg[f(Cosg/2)^-1] = 5,7⁰ – приведенный угол трения для резьбы, где g - угол профиля витка резьбы; f – коэффициент трения для горизонтальной плоскости.

Y < 0,8ρ’

4 < 4,6 (условие выполняется)

 1.4 Проверка грузового винта на продольную устойчивость (продольный изгиб) [Sy]:

Определение расчетного запаса продольной устойчивости Sy

,

где F_кр – критическая нагрузка, Н.

 Определение продольной гибкость винта:

,

где m - коэффициент качества опор винта; L_пред – предельная длина винта, определяемая конструктивно, м; i – радиус сечения винта, м.

m = 1  (для шарнирного опертого винта)

L_пред = 15*d = 15*14= 210 мм;

,

где J_пр – приведенный момент инерции поперечного сечения винта, мм⁴; Ар – расчетная площадь поперечного сечения, мм².

,

где  мм

 мм⁴

 мм²

 мм                                                                       

40

определяется по формуле Ясинского Ф.С..

,

где a и b опытные коэффициенты, зависящие от марки стали винта

а=450    в=1,67

 Н

Принятые параметры винта проверяются на деформацию сжатия и кручения по расчетному запасу прочности S_T:

,

где s_T – предел текучести материала винта, равный 340 МПа; [S_T] – допускаемый момент статической прочности, [S_T] = 2 ÷ 2,5.

Эквивалентное напряжение

, мм³;

где Wp – полярный момент сопротивления сечения мм³;

 МПа

 МПа

 МПа

Условие выполняется.

2. Расчет грузовой гайки

Посадочный диаметр Dг^* определяют из условия прочности на растяжение с учетом кручения от момента сопротивления вращению:

,

где 1,33 – коэффициент, учитывающий деформацию кручения резьбовой пары; [sр] – допускаемое разрывное напряжение для материала гайки, определяемое по физико – механическим характеристикам материала гайки (sв, sг) и допускаемому запасу прочности - [sp] ≥ 3,0; D4 – внутренний диаметр резьбы гайки, мм.

 мм

Согласно ГОСТ 6636 – 69 принимают Dг = 25 мм

Затем рассчитывают высоту гайки (мм) и общее количество витков резьбы гайки:

 мм; принято Нг=25мм

Z = Hг/P =25/3 = 8,3=10,12

После этого определим радиус галтельного перехода R мм:

R = 0,08*Dг = 2      Примем  R=2

Диаметр опорного заплечика гайки  вычисляем по допускаемым контактным напряжениям смятия:

где D_R – диаметр галтельного перехода гайки, мм:

 мм

 мм

По ГОСТ 6636 – 69 принято Dз = 32 мм

Для определения высоты опорного заплечика гайки h из условия прочности на деформацию изгиба следует рассмотреть два варианта нагрузки на кольцевой опорной поверхности заплечика.

1.  Нагрузка равномерно распределена между заплечиком гайки и корпусной деталью.

= 3,1 мм

где [s_и] – допускаемое напряжение изгиба для материала гайки, [s_и] = [s_р] = 100 МПа

            2.Нагрузка сосредоточена в крайней точке заплечика при технологическом или монтажном перекосе гайки. Тогда:

             мм

Номинальная высота заплечика h = (h1 + h2)0,5 ≥ 0,25H

h =7  т. к. 7>5,5 т.е. условие  выполняется то примем  h = 7 мм

Принятое значение высоты опорного заплечика h проверяется на деформацию среза:

,

где  = 30 ÷ 40 МПа – допускаемое напряжение среза для бронзовых гаек.

 МПа (Условие прочности на срез выполняется)

Для нормальной работы винтового силового устройства необходимо, чтобы гайка не проворачивалась относительно корпусной детали. Если суммарный вращающий момент в резьбе и кольцевой пяте (Тр + Тп) больше величины момента на опорной поверхности заплечика Тзап, удерживающего гайку от проворачивания, предусматривают установку стопорного винта. Расчет ведут по формулам:

; ; ;

где dпр – приведенный диаметр кольцевой пяты, мм; fп – коэффициент трения в кольцевой пяте винта (fп = 0,08); fзап – коэффициент трения между заплечиком гайки и корпусной деталью (fзап = 0,12); Dпр – приведеннный диаметр опорной поверхности заплечика, мм.

Tp = 5423 Нмм; Tп = 1758 Нмм; Тзап = 14022 Нмм.

Tp< Тзап

Расчет длины рукояти

где F₀ – усилие рабочего, прикладываемое на конце рукоятки (F₀ = 200 Н); ip = 1 – общее число рабочих; Кн – коэффициент, учитывающий несогласованность действий; [L] – предельная длина рукояти, [L] ≤ 0,8 м.

L= (5423+1758)/200 = 35

Принимаем длину рукоятки 0,8 м и предусматриваем удлинитель.

Расчетный диаметр рукояти:

 мм

Проверка скобы в сечениях I–I, II-II.

A=hb=18*25=450