Прочностной расчет подъемника и его элементов. Проверка рычага подъемника на изгиб. Проверка резьбового соединения на смятие

распределяется по оси цилиндра, поэтому проверять надежность приспособления будем  

следующими методами:

·   Проверка рычага подъемника на изгиб.

·  проверка резьбового соединения на смятие.

·  проверка  резьбового соединения на растяжения.

Приспособление для поднятия автомобиля над уровнем пола, представляет собой сложный механизм, состоящий из двух металлических стоек в которых установлены винты и балки между ними, а так же электродвигателя с цепной передачей.  

Приспособление выполнено из Ст. 3 σ_т = 200 Н/мм²; [σ_сж] = 157Н/мм²; ГОСТ 380–60.

1.1 Проверочный расчет подъемника

Произведём  проверочный расчет рычага и винта подъемного механизма подъемника П-97М, а так же анкерных болтов.

Подъемник требуется для снятия, ремонта и обслуживания частей и узлов механизмов автомобиля которые  расположены снизу в трудно доступных местах. Так как вес самого автомобиля, меньше максимальной нагрузки на один подъемный рычаг подъемника, то дополнительные расчеты не нужны.

      1.2  Проверочный расчет  рычага подъемника на изгиб

Проверочный расчет  рычага подъемника на изгиб ведем по расчету :

Из условия прочности балки:

где         М_и.мах – наибольший изгибающий момент;

                                        М_и.мах = М_и ∙ n,                                                          где         М_и – изгибающий момент;

n – коэффициент запаса, n= 1,5;

Из определения изгибающий момент находим по формуле:

           М_и = G×l=  6370 × 1,5 = 9555 Н×м = 9555000 Н×мм                                                            

где         G – сила, прикладываемая к балке;

l– плечо, равное длине подъемного рычага подъемника, l = 1,5 м.

Сила, действующая на подъемник равна произведению массы  автомобиля на ускорение свободного падения

G =m ∙ g,                                                               

где         m = 2600 кг

g = 9,8 м/с²

G = 2600 ∙ 9,8 = 25400 Н

Подставим данные в формулу и  получим наибольший изгибающий момент:

М_и.мах = 9555000 ∙ 1,5 = 143322500 Н∙мм

W_x –  момент сопротивления; так как сечение балки – полый прямоугольный  , то расчет момента сопротивления ведем по формуле:       

где         b – ширина наружной стенки  ,  = 150 м;

h – высота наружной стенки  ,  = 100 м;

b₀ – ширина внутренней стенки   , b₀ = 140 м;

h₀ – высота внутренней стенки  , h₀ = 90 м.

Подставим данные в формулу, получим напряжение при изгибе: 

где         [σ_u] – допускаемое напряжение при изгибе;

Допускаемое напряжение при изгибе находим по формуле:

где         n – коэффициент запаса, n= 1,5;

σ_ол – предельное (опасное) напряжение, т.к. балка выполнена из металла Ст.3 (σ_т=360 Н/мм², σ_в = 610 Н/мм²) и испытывает деформацию – изгиб то предельное напряжение будет равно:

[σ] = 1,2 · σ_т, где         σ_т – предел текучести материала из которого выполнена балка, σ_т = 360 Н/мм²;

[σ] = 1,2 × 360 = 432 Н/мм²;

Подставим данные в формулу, получим допускаемое напряжение при изгибе:

Допускаемое напряжение удовлетворяет условию и даже имеет небольшой запас:

234,96 Н/мм² ≤ 288 Н/мм²

Следовательно, подъемник выдержит массу автомобиля и будет обладать достаточной грузоподъемностью, а отсюда и ресурсом работы.

2.  Проверочный расчет винта подъемного механизма

При увеличении нагрузки на   рычаг подъемника, увеличивается нагрузка и на винт подъемного механизма. Поэтому необходимо произвести проверочный расчет резьбы  винта подъемного механизма.

         2.1 Проверочный расчет резьбового соединения подъемного механизма  

                                        на  смятие

Характеристика резьбового соединения подъемного механизма :

–  Резьба винта прямоугольная, однозаходная

–  шаг резьбы  Р = 8 мм

–  наружный диаметр резьбы винта  d = 52 мм;

–  внутренний диаметр резьбы винта  d₁ = 43 мм;

–  средний диаметр резьбы винта и гайки  d₂ = 48 мм;

–  наружный диаметр резьбы гайки  d’= 53 мм;

–  внутренний диаметр резьбы гайки  d’₁ = 44 мм;

–  высота гайки  Н = 64 мм;

–  высота резьбы  h = 4 мм;

–  площадь сечения стержня винта  S = 14,52 см²;

–  материал – Сталь 40Х

Гайка изготовлена из литейной латуни марки ЛАЖМц66-6-3-2, σ_в =  700 Н/мм²; δ = 7 %; 

НВ = 160 Н/мм². Прямоугольная резьба не стандартизирована. Так же как и трапецеидальная, она предназначена для передачи движения. Диаметры и шаг прямоугольной резьбы рекомендуется принимать по ряду диаметров и шагов трапецеидальных резьб.

Проведем проверочный расчет резьбы на смятие.

Из условия износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия:

где         F – сила, действующая на резьбу винта и гайки.

Так как подъемник П-97М имеет два винта то силу, действующую на резьбу винта и гайки, найдем следующим образом:

где         G – нагрузка, действующая на подъемник, G = 25480 Н.

d₂ – средний диаметр резьбы винта и гайки d₂ = 48 мм;

h – высота резьбы, h = 4 мм;

z – число рабочих витков.

Число рабочих витков находится следующим образом:

где         Н – высота гайки, Н = 64 мм;

P – шаг резьбы, P = 8 мм.

[σ_см] – допускаемое напряжение при смятии,  в сопряжении сталь–латунь допускаемое напряжение при смятии принимается равным допускаемому напряжению латуни [σ_см] = σ_в /n =700 / 3,5 =200 Н/мм².

По данной формуле   видим, что

Напряжение смятия полностью удовлетворяет условию износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия, более того имеет запас более 100%

2.2  Проверочный расчет резьбового соединения подъемного механизма на  

           Растяжение.

Расчет на прочность резьбовых соединений выполняют следующим образом. Площадь поперечного сечения стержня болта по  внешнему усилию