Определение параметров резьбы винта
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
Расчёт основных размеров винта. Проектировочный расчёт винта
расчет винт гайка износостойкость
Задачей раздела является определение параметров резьбы винта.
Практикой установлено, что основной причиной выхода из строя передачи винт-гайка является изнашивание резьбы гайки. Поскольку интенсивность изнашивания зависит от давления р, то его величина не должна превышать допускаемого значения, т. е.
,
где Fn - нормальное усилие в резьбе (Н), An - площадь соприкосновения резьбы винта и гайки (мм2), [р] - допускаемое давление для данного сочетания трущихся материалов (МПа).
Согласно техническому заданию, винт изготовлен из незакалённой стали Ст45, а гайка из оловянистой бронзы, поэтому выбираем [р] = 8 МПа.
Если пренебречь углом подъёма резьбы и условно принять, что нагрузка равномерно распределяется по виткам, то можно считать, что
,
где F - осевая сила винта (Н), А - площадь проекции рабочей поверхности одного витка на плоскость перпендикулярную оси винта (мм2), z - число витков резьбы гайки.
Рис. 1 Схема для расчета винта на износостойкость
где d - номинальный (внешний) диаметр резьбы; d2 - средний диаметр резьбы; d3 - внутренний диаметр резьбы; р - шаг резьбы; НГ - высота гайки; Нб -высота бурта гайки; Н1 - рабочая высота профиля; F - грузоподъемность винтового механизма.
При этом допущении условие износостойкости резьбы можно записать в таком виде:
, (1)
где d2 - средний диаметр резьбы, (мм); H1 - рабочая высота профиля, (мм). В этом условии 3 неизвестные величины, что не позволяет получить однозначное решение. Зададимся двумя дополнителными соотношениями
где P - шаг резьбы; НГ-высота гайки.
?1- отношение рабочей высоты профиля к шагу резьбы;
?2 - коэффициент высоты гайки.
?1 = 0.5 (для трапецеидальной резьбы)
?2 - обычно принимается в пределах от 1.6 до 2.5 (большие значения рекомендуется принимать для домкратов).
Учитывая, что из условия (1) найдём
(2)
Подставляя численные значения в выражение (2), получим величину среднего диаметра резьбы. Величина F = 37 кН приведена в техническом задании.
По диаметру d2 выбираем резьбу в соответствии с ГОСТ 9484-73, обеспечивающую износостойкость данной винтовой пары: , определение которых и являлось задачей данного раздела.
После этого определяем высоту гайки и проверяем условие
Учитывая, что получим
Проверочный расчет передачи винт-гайка
Задачей данного раздела является проверка обеспечения прочности и устойчивости винта принятыми размерами.
При ручном приводе, когда число циклов перемен напряжений за весь срок службы невелико и явление усталости вряд ли проявится, можно ограничиться расчетом винта на статическую прочность.
Рис. 2 Схема нагружения винтов домкрата
Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом. Расчётные схемы и соответствующие эпюры для винтов домкрата и пресса приведены на рис.2.
Здесь же показано положение опасного сечения винта. Условие прочности имеет вид:
(3),
где s - запас прочности; [s] - минимально допустимый запас прочности; sТ - предел текучести; s - нормальное напряжение; t - касательное напряжение.
Нормальное ? и касательное ? напряжения определяются с учетом диаметра d0 винта в опасном сечении, который принимается равным: для винтов домкрата
,
где d3 - внутренний диаметр резьбы винта.
Предел текучести для стали Ст45: ?Т = 360 МПа. Минимальный допускаемый запас прочности [s] находится в пределах 2…3. Выберем [S] = 3.
Нормальное ? и касательное ? напряжения в сечении 1-1 вычисляются по формулам:
(4)
(5)
Момент сил трения в резьбе находится по формуле:
(6)
Где
, , ?1 = 15о (7)
f - коэффициент трения в резьбе равный 0,17.
Подставив все значения в формулу (6) получим
В нашем случае рассматривается сплошная пята, следовательно, момент сил трения вычисляется по формуле
, (8)
Значение коэффициентов трения принимаем равными f = 0.22.
Находим по формуле (8)
Нормальное и касательное напряжения вычисляем с помощью формул (4) и (5) с учетом
С помощью найденных значений напряжений получаем искомое значение коэффициента запаса s:
Так как [S]=3 - минимально допускаемый запас прочности, а S должно быть больше чем [S], следовательно, выполняется условие 7.93=S[S]=3, то можно говорить о прочности конструкции домкрата с данными параметрами резьбы.
Проверка винта на устойчивость
Проверка винта на устойчивость обычно производится по следующему критерию работоспособности:
, (9)
где sy - расчетный коэффициент запаса на устойчивость; Fкр - критическая сила, вызывающая потерю устойчивости; [sy] - допускаемый коэффициент запаса устойчивости, назначаемый обычно в пределах от 3 до 5. Большие значения выбираются в тех случаях, когда возможно внецентренное приложение осевой нагрузки, или появление сил, перпендикулярных оси винта.
Величина критической силы определяется как
, (10)
где ?кр - критическое напряжение, Ав - площадь поперечного сечения винта по внутреннему диаметру d3.
Величина критического напряжения определяется в зависимости о?/p>