Проектирование ромбического рычажного домкрата грузоподъемностью 1 т.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Курсовая работа

по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования »

Проектирование ромбического рычажного домкрата грузоподъемностью 1 т.

Выполнил: студент гр.21^е

А.Ю. Столбаушкин

Тула 1812 г.

Содержание

Аннотация

Назначение, описание конструкции

Технико-экономическое обоснование

Техника безопасности

Эскизный проект

Расчетная часть

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Аннотация

ромбический рычажный домкрат проектирование

В данной курсовой работе представлен проект ромбического рычажного домкрата грузоподъемностью 1 тонна. Перед проектирование выбираем подходящий прототип, изучаем его технические характеристики и параметры, даем описание конструкции и принципа действия, основное его назначение. Далее представлено необходимое технико-экономическое обоснование. Выполняем эскизный проект и производим все необходимые расчеты. В процессе проектирования и силовых расчетов уточняются технологические и габаритные размеры изделия, параметры интересующих нас наиболее ответственных узлов и деталей. На завершающей стадии проектирования выполняется соответствующий чертеж общего вида с простановкой всех размеров. Приводится заключение с выводами о полученных в ходе проектирования результатах и список использованной литературы.

Введение

Поддержание автомобильного транспорта в технически исправном состоянии в значительной степени зависит от уровня развития и условий функционирования производственно-технической базы (ПТБ) предприятия. ПТБ представляет собой совокупность зданий, сооружений, технологического оборудования, оснастки и инструмента, предназначенных для технического обслуживания, текущего ремонта, диагностирования и хранения подвижного состава.

От совершенства конструкций, качества изготовления и метрологических характеристик технологического оборудования зависит своевременное и качественное выполнение ТО и ремонта автомобилей, соблюдение государственных стандартов и «Правил технической эксплуатации».

В основе выполнения курсовой работы (КР) лежат вопросы проектирования технологического оборудования, а именно домкрат рычажный ромбический с расчетом его узлов и механизмов на прочность.

Назначение и описание конструкции

Домкрат - устройство для подъема и фиксации автомобиля. Домкрат ромбический в основном используется для вывешивания одной пары колес. По конструктивному исполнению в основном выделяют симметричную и ассиметричную конструкции, примеры которых приведены на рисунках 1 и 2. Принцип работы заключается в смещении рычагов домкрата относительно шарниров, связывающих их в единую конструкцию. Данное смещение производится винтовой парой. При закручивании винта сокращается расстояние между боковыми шарнирами 1, а между шарнирами нижней и верхней трапеций 2 - увеличивается(см. рисунок 3). Общая высота домкрата при полностью выкрученном винте называется высотой подхвата, а высота при полностью закрученном - высотой подьема. Основной технической характеристикой является грузоподъемность.

Рисунок 1. Симметричная конструкция ромбического домкрата.

Рисунок 2. Асимметричная конструкция ромбического домкрата.

Рисунок 3. Расположение шарниров ромбического домкрата.

Технико-экономическое обоснование

Ромбический домкрат с технической точки зрения имеет ряд значительных преимуществ по сравнению с другими. Прежде всего стоит отметить высокую надежность по сравнению с гидравлическими. Механический тип привода исключает неожиданный выход из строя, отсутствует необходимость в заправочных жидкостях. Основное число поломок происходит по причине предельного износа узлов или нарушения условий эксплуатации, то есть превышение допустимой грузоподъемности. Ромбические домкраты имеют высокую грузоподъемность при сравнительно небольших габаритах, простую конструкцию и как следствие низкую стоимость. Малая высота подхвата по сравнению с другими делает наиболее предпочтительным его использование для техники при поломках в дорожных условиях. Также возможно разнообразное использование при техническом обслуживании и текущем ремонте автомобилей.

Техника безопасности

Перед началом ремонтных работ, выполняемых с применением домкрата, или же с применением других механических или гидравлических подъемных устройств, необходимо произвести плановый осмотр и убедится в технической исправности оборудования. При работе с ромбическим домкратом основным функциональным узлом является винтовая пара. Необходимо убедится в целостности резьбы винта, в отсутствии механических повреждений и следов предельного износа. Поверхность резьбы должна быть чистой и смазанной, что бы исключить заедания и заклинивания. Опорная поверхность должна быть целостной. Визуально проверить состояние рычагов домкрата на предмет изменения геометрии, а так же наличие люфтов в шарнирных парах.

Расчетная часть

Рычажный домкрат относится к дорожным домкратам и предназначен для вывешивания колёс автомобиля при устранении неисправностей в пути.

Силовой расчёт домкрата. Расчётная схема шарнирного домкрата приведена на рисунке 4. У домкрата соединения шарнирные и рычаги, находясь под действием веса Р_а автомобиля испытывают сжимающие напряжения вдоль стержней АВ, ВС, АF и ED.

 P_A

B                                        C

А                                                       D

F                                    E

Рисунок 4.

Учитывая симметричность конструкции, предполагаем, что на рычаги АВ и СD действует половина веса автомобиля (величина Р_а = 5 кН).

Составляем схему сил, действующих на рычаги домкрата (рисунок 5).

;

;

;

;

;

Рисунок 5.

;

Составляем таблицу 1 и строим график изменения сил (рисунок 6), действующих на рычаги домкрата в зависимости от изменения угла α.

Таблица 1

Расчёт остальных рычагов будет аналогичный.

Рисунок 6.

Расчёт передачи винт-гайка. В шарнирах А и D установлены винтовые пары, где винтом является отрезок АD.

Материалом винта и гайки является сталь 35. Допускаемые напряжения в винте при растяжении , где σ_Т - предел текучести стали 35 (σ_Т = 300 МПа); К - коэффициент безопасности (К = 3); тогда [σ]_p = 300/3 = =100 МПа.

Рисунок 7.

Допускаемое удельно давление в резьбе на сжатие при частой работе принимаем равной (0,2…0,3) [σ]_p , т. е.

МПа.

Для передачи винт-гайка принимаем самотормозящую прямоугольную ходовую резьбу.

Основной причиной выхода из строя передачи является износ. Критерием работоспособности и расчёта для ходовых резьб является износостойкость, связанная с давлением смятия р.

,

где F - расчётная осевая сила, действующая на винт.

.

Из анализа формулы видно, что F_max будет при значениях α_max , т. е. в начале подъёма автомобиля, когда домкрат ещё сложен. Принимаем α_max = 85˚, тогда:

 Н

Число витков резьбы равно:

Введём обозначения:

 - коэффициент высоты гайки,

- коэффициент высоты резьбы,

где d₂ - средний диаметр резьбы, м;

S - шаг резьбы, м;

h - рабочая высота профиля, принимаемая для прямоугольной резьбы равной 0,5S.

Тогда имеем:

 мм.

Принимаем шаг резьбы S = 2,5 мм, тогда высота профиля h =0,5S = 1,25 мм.

Угол подъёма винтовой линии:

,

'.

Угол трения ƒ (для смазанного винта ƒ = 0,1). Тогда 0,1 = 5°50´, условие самоторможения ψ < φ соблюдено.

Определим число витков Z резьбы:

.

Высота гайки:

 мм.

Наружный диаметр d резьбы винта:

 мм.

Внутренний диаметр d₁ резьбы винта:

 мм.

Расчёт усилия рабочего на рукоятке. Далее ведём расчёт усилия рабочего на рукоятке.

Момент завинчивания винта:

Т = Т_Р + Т_Т ,

где Т_Р - момент сил в резьбе;

Т_Т - момент сил трения на торце головки винта.

Для данной конструкции домкрата Т_т = 0, т. к. в этом месте устанавливается подъёмник. Тогда момент сил в резьбе равен

 Н.

Усилие рабочего на рукоятке

;

где l - плечо рукоятки (l =0,3 м).

 Н.

Допускаемое усилие 200 Н.

Расчёт рычагов домкрата, работающих на сжатие, производим подбором необходимых размеров площади поперечного сечения сжатого стержня . Усилие, действующее на стержень:

,

где N_Amax - наибольшая продольная сила в стержне.

Из силового расчёта имеем:

;

В нашем случае:

 Н.

Для стали [σ_сж] = 100 МПа.

Площадь сечения стержня:

 м² = 2,87 см².

По сортаменту ближайший большой момент имеет стержень эквивалентный швеллеру №5 (сталь листовая толщиной -2 мм. С загибом кромки на 30 мм. для придания жесткости рычагов домкрата). Для него А = 6,16 см².

Проверяем стержень на продольный изгиб по формуле Эйлера :

где μ- приведённая длина (μ = 1,  = 0,15 м);

S - коэффициент безопасности (S = 3);- момент инерции сечения стержня (для швеллера №5 I = 22,8 см⁴);

Подставляя значения, получим усилие на стержне:

 кН

Максимальная нагрузка для данного домкрата составляет N_Amax = 28735 Н.

Расчёт на прочность шарнирных соединений производим по допускаемым напряжениям на срез и смятие.

Выбираем материал швеллера сталь 20 ГОСТ1050-88.

Допускаемое напряжение на срез [τ] = 140 МПа, на смятие [σ_см] = 280 МПа.

Определяем линейный диаметр стержня шарнира:

 м = 11 мм.

Проверка по допустимому напряжению сжатия:

,

где δ - толщена швеллера (рычага) (δ = 7 мм);

 МПа >280 МПа.

Сделаем перерасчёт диаметра стержня

;

 м = 15 мм.

Стержень шарнира рассчитывают по напряжению среза:

,

где F - усилие (при α = 85°, F = 28,575 кН);

i - число плоскостей среза;

d - диаметр шарнира.

Принимаем диаметр стержня шарнира равным 15 мм.

Расчёт на прочность рукоятки домкрата. Определяем диаметр стержня рукоятки из расчёта прочности на кручение при допускаемом напряжении [τ] = 100 МПа.

.

Тогда диаметр стержня:

мм

Принимаем диаметр стержня винта равным 13 мм.

Расчёт подшипников скольжения, работающих при полужидкостном трении. К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки и т. п. Эти подшипники рассчитывают:

а) по условному давлению - подшипники тихоходные, работающие кратковременно с перерывами:

,

б) по произведению давления на скорость - подшипники средней быстроходности:

,

где F_r - радиальная нагрузка на подшипник;

d - диаметр цапфы (вала);

l - длина подшипника;

v - окружная скорость цапфы.

Исходя из данных условий выбираем вкладышь.

Таблица 2

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы был спроектирован ромбический домкрат с заданными параметрами грузоподъемности, высоты подхвата и подъема. Был выполнен расчет на прочность основных узлов. Проектирование было основано на изучении технических характеристик, параметров и принципа действия оборудования, аналогичного проектируемому.

Список использованной литературы

1. Колесник П.А., Шейнин В.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. - М.: Транспорт, 1985.

. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: учебник для вузов. - М.: Наука, 1996.

. Сборник задач по сопротивлению материалов под редакцией В.К. Качурина. - М.: Наука, 1972.

. Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1991.

. Таубер Б.А. Подъемно-транспортные машины. - М.: Лесная промышленность, 1980.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя - М.: Машиностроение, 1979.

. Салов А.И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта. - М.: Транспорт, 1985.

. ГОСТ 17.2.3.02-78 - Охрана природы. Атмосфера. Правила управления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями.

. ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, запуление.

. ГОСТ 12.2.003-74. ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

. ГОСТ 12.2.062-81. ССБТ. Оборудование производственное. Ограждения защитные.