Шаг
резьбы Р
|
Диаметры
резьбы
|
|
Наружный
d=D
|
Средний
d2=D2
|
Внутренний
d1=D1
|
5
|
28
|
24,25
|
19,322
|
5. Проверка прочности винта
.1 Расчет момента трения в резьбе
Величина определяется
по формуле:
.
.2 Выбор типа конструкций пяты винта
Сферическая пята (рис. 4) обеспечивает еще
меньший момент трения за счет значительно меньшей площади трения. Она обладает
наибольшей нагрузочной способностью, но дороже в изготовлении. Кроме того,
сферическая пята обеспечивает центральное нагружение винта даже при неперпендикулярности
опорной поверхности подпятника относительно оси винта. Сферическую пяту можно
рекомендовать для механизмов с сильно нагруженными винтами, где требуется более
высокий КПД и для механизмов, при работе которых возможны перекосы опорных деталей
(чашек, прижимов и т.д.).
Рис.
Рабочая поверхность пяты и подпятника должны
иметь твердость HRC
40…45 - HRC 50…55.
Радиус сферы R находится из
условия контактной прочности рабочих поверхностей:
,
где -
приведенный модуль продольной упругости; для стальных деталей
= 2,1×105 МПа;
допускаемое контактное напряжение ,
где - предел
контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов;
- коэффициент долговечности: для
рассматриваемых деталей, отличающихся небольшим числом циклов нагружения за
весь срок службы = 2,4;
- коэффициент запаса контактной прочности.
Величина зависит от
твердости менее
твердой поверхности:
в случае объемной закалки деталей (HRC 40-55):
(МПа), =1,1;
при поверхностной закалке (HRC 40-55):
(МПа), =1,2.
Твердость закалки внутри
указанных выше диапазонов задается:
HRC 40…45, HRC 45…50 или HRC 50…56. В
формулу подставляется среднее значение диапазона: = 56.
Диаметр круговой площадки контакта,
получающийся в результате деформации сжимаемых тел, определяется по формуле:
.
Рассчитаем основные параметры
сферической пяты:
(МПа)
(МПа)
мм
мм
5.3 Расчет момента трения на пяте
Момент трения в сферической пяте:
,
где -
коэффициент трения : =
0,08…0,10.
Диаметр выступа под пяту на торце
винта можно
принять Высота
выступа .
;
;
;
;
5.4 Определение нормальных,
касательных и эквивалентных напряжений
Проверка на прочность винта выполняется по
условию прочности на одновременное действие сжатия и кручения. Для этого
строятся эпюры сжимающих сил N, крутящих моментов Т, напряжений сжатия и
кручения (рис.
5.).
При построении эпюры моментов
следует помнить, что момент трения в резьбе распределен по высоте гайки, хотя
для упрощения на схеме его показывают в виде сосредоточенного момента.
При расчете, отверстие под ручку не учитываем,
так как оно не опасное сечение.
Расчеты напряжений:
; N=Q;
(МПа)
(МПа)
Касательные напряжения:
(МПа)
(МПа)
(МПа)
(МПа)
(МПа)
(МПа)
Эквивалентные напряжения:
(МПа)
Рис. 5
5.5 Определение допускаемых
напряжений
Допускаемое напряжение выбирают:
,
где - предел
текучести материала винта;
= 1,3…1,4 - коэффициент учитывает
точность определения действующих на винт нагрузок.
= 1,3…1,5 - коэффициент учитывает
однородность материала заготовки из поковок и проката.
= 1,2 - коэффициент, учитывающий
требования безопасности.
т = 900(МПа) -
для Стали 40ХГ,
(МПа)
(МПа)
Все рассчитанные ранее напряжения не
превышают допустимого напряжения. А, следовательно, винт проходит проверку на
прочность.
Определение длины рукоятки
Длина рукоятки Lp:
усилие, создаваемое одним рабочим;
для кратковременной работы пресса можно принять Pp=200 Н.
Диаметр рукоятки dp:
;
где =[80…100]МПа;
;
6.Расчет хвостовика винта
Хвостовиком
называется конструктивная часть винта, в которую устанавливается рукоятка к
которой прикладывается внешний вращающий момент.- диаметр хвостовика:
;
-
высота хвостовика:
;
;
пр
- диаметр и b - ширина проточки определяется по таблице для соответствующей
резьбы:
=8мм;
7.
Расчет гайки
.1
Определение основных размеров
При
расчете гайки по критериям прочности ее размеры обычно получаются небольшими,
поэтому размеры гайки задают конструктивно по приведенным ниже зависимостям,
после чего выполняют проверочный расчет на прочность.
Высота
гайки равна:
Рис.7 Диаметр гайки D1 назначают в зависимости
от толщины стенки гайки
=(1,2…1,35) =(0,5…0,65)(D1
- d)
7.2 Расчет прочности гайки
Корпус гайки проверяется по условия
прочности на разрыв усилием Q и одновременное скручивание моментом :
;
;
;
;
;
В процессе работы буртик гайки
подвергается смятию и изгибу:
;
;
Опорная поверхность буртика проверяется по
условию прочности на смятие:
;
;
,
т = 300МПа для безоловянной бронзы;
; ;
Условие прочности выполняется.
8. Проверка гайки на
непроворачиваемость в корпусе
Гайка устанавливается в корпус с
натягом (H7/р6). Такая посадка позволяет не устанавливать установочный винт,
если выполняется условие непроворачиваемости. Условие непроворачиваемости гайки
имеет следующий вид:
Момент трения на поверхности
контакта корпуса и буртика будет:
,
где - коэффициент трения между буртиком
гайки и корпусом;
для безоловянно-бронзовой гайки = 0,09.
Условие непроворачиваемости гайки
выполняется.
9. Определение КПД механизма
КПД винтового механизма, учитывающий суммарные
потери в винтовой паре и на пяте, определяется по формуле:
10. Расчет конструктивных размеров
корпуса
Корпус настенного пресса для зажима труб
представляет собой кронштейн, который крепится к какой-либо плоскости с помощью
болтов (в данном случае). Основные детали: стакан под гайку, пластины металла,
болты. Соединение пластин между собой производится с помощью ручной дуговой
сварки. Материал металлических пластин Ст3, толщина которых составляет 7 мм.
Если максимальное усилие на винте:
) меньше 8кН - корпус изготавливается из
пластины
) в промежутке от 8кН до 15кН - изготавливается
из тавра
) больше 15кН - изготавливается из двутавра.
Так как по условию максимальное усилие на винте
24кН, то рассчитываем корпус двухстоечного пресса из двутавра (рис.8).
Рис.8
Определим площадь
Найдем момент инерции:
Определим момент сопротивления
сечения:
Определим основные размеры двутавра
согласно рисунку 9:
=15+15+68=98мм
Рис.9
Заключение
двухстоечный винтовой пресс
Выполняя данную работу, я приобрел навыки
самостоятельного проектирования, научился находить рациональные варианты
конструктивного исполнения заданной схемы устройства, правильно выбирать
материалы, определять размеры и форму деталей, обеспечивающие при минимальной
массе и габаритах надежность в работе, прочность, технологичность, удобство
монтажа и эксплуатации. Приобрел навыки в правильном назначении допусков и
посадок, шероховатости поверхности детали, составлении технической
документации.
По схеме задания на расчетно-графическую работу
произвел расчет и конструирование винтовой пары, металлоконструкции и
соединений, входящих в состав механизма двухстоечный винтовой пресс. Используя
знания, приобретенных мною по ряду пройденных дисциплин: детали машин и основы
конструирования, теоретическая механика, сопротивление материалов, теория
механизмов, технология металлов, инженерная графика.
Список литературы
.А.И.
Бабкин, А.С. Морозов, И.А. Дужевский «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИНТОВЫХ МЕХАНИЗМОВ»
Учебно-методическое пособие для курсового проектирования, Северодвинск, 2006;
.Д.
Н. Решетов «Детали машин», Москва «Машиностроение», 1989;
.А.
Е. Шейнблит «Курсовое проектирование деталей машин», Янтарный сказ, 2003;
.П.
Ф. Дунаев, О. П. Леликов « Конструирование узлов и деталей машин», Москва
«Academa», 2003
Похожие работы на - Винтовые механизмы