- •Курсовая работа
- •Ведение
- •Техническое задание
- •1. Основные сведения о конструкции механизма, принцип его работы:
- •2.Расчеты винта
- •2.1 Проектный расчет винта (по износостойкости)
- •2.2 Проверочный расчет винта на статическую прочность
- •2.3 Проверочный расчет винта на устойчивость
- •3. Расчет гайки
- •3.1 Определение посадочного диаметра гайки dг(проектный расчет).
- •3.2 Определение диаметра бурта гайкиDб(проектный расчет)
- •5. Оценка кпд винтового механизма
- •Приложение
- •Линейные размеры, входящие в ряды предпочтительных (стандартных) чисел по гост 8032-84
- •Литература
2.2 Проверочный расчет винта на статическую прочность
Задачей данного раздела является проверка винта на прочность, по выбранным в разделе 2.1 размерам.
Принятые размеры винта должны обеспечить его прочность. При ручном приводе, когда число циклов переменных напряжений за весь срок службы невелико и явление усталости вряд ли проявится, можно ограничиться расчетом винта на статическую прочность.
Условие прочности винта имеет вид:, гдерасчетный (действительный) коэффициент запаса (статической прочности);
- допускаемый (нормативный) коэффициент запаса;
Для стального винта = 2…3.
Выбрано значение [s] = 2
где - опасное (предельное) напряжение, МПа
- действующее (максимальное,расчетное) напряжение, МПа
В качестве опасного (предельного) напряжения для стального винта при статическом нагружении принимается - предел текучести
Согласно ГОСТ 380-71:
Ст5: =280 МПа.
При работе винтового механизма стержень винта нагружен осевой сжимающей силой и крутящим моментом в результате чего в его сечениях возникают нормальные напряжения сжатияи касательные напряжения кручения, т.е. рабочий участок винта находится в сложном напряженном состоянии. (Эпюры продольной силы и крутящего момента представлены на рис. 3). В этом случае расчет ведется по эквивалентным напряжениям, определяемым по одной из теорий прочности (например, для пластичных материалов хорошо согласуетсяIVтеория прочности – теория энергии формоизменения).
Рис. 3. Эпюры продольных сил и касательных напряжений в опасных сечениях винта.
где ;
В качестве опасного сечения рассматривается сечение, обладающее наименьшими размерами, в котором внутренние силовые факторы (NиT) имеют максимальные значения, устанавливаемые по соответствующим эпюрам (рисунок 3).
Для распорного домкрата: Топ= Тр;dоп= d3
dоп= d3 = 29,851 мм.
Площадь опасного сечения мм2.
Определение момента трения в резьбе:
Тр= 0,5Fd2tg(+*)
где =arctg() =arctg() = 3,4910- угол подъема винтовой линии, град;
* = arctg() =arctg() =10,2180- приведенный угол трения, град;
=300;1= 30– для упорной резьбы;
f– коэффициент трения скольжения (см. таблицу 2)
Таблица 2
Коэффициенты трения
Материалы пары трения |
Винтовая пара
|
Опорная пята |
Упорный подшипник качения |
Сталь – чугун |
0,17 – 0,20 |
0,22 – 0,25 |
0,01 |
f=0,18
Тр= 0,5Fd2tg(+*)=0,53036,750,244=134Нм
Проверка механизма на самоторможение.
Условие самоторможения: ρ* > ψ или arctg() >arctg().
10,2180>3,4910
Вывод: Самоторможение обеспечивается.
2.3 Проверочный расчет винта на устойчивость
Условие устойчивости:
sу≥ [sу]
где [sу] – нормативный коэффициент запаса устойчивости;= 280 МПа.
Возьмём [sу] = 4.
sу=- расчетный коэффициент запаса устойчивости
Рис. 4. Расчетная схема при расчете винта на устойчивость.
σкриFкр соответственно определяются в зависимости от расчетного значения податливости λ.:
λ = ;
где lp=lпв+ 0,5НГ, мм;lпв– осевое перемещение винта, мм;
НГ– высота гайкиНГ = γ2·d2 = z·s;
z- число витков резьбы (в данном случае примемz=10);
μ – коэффициент приведения длины стержня (учитывает условие заделки) (см таблицу 3);
J– момент инерции сечения винта, мм4;
Ав– площадь поперечного сечения винта по диаметруd3;
lпв= 300 мм;
Тогда НГ=z·s= 10*7=70мм,lp= 300+0,5∙70=335 мм
Таблица 3
Коэффициент приведения длины стержня
Схема |
Закрепление концов стержня |
μ |
Примеры |
Один конец защемлен, другой свободен |
2,0 |
Винты домкратов и съемников | |
Гайка считается низкой, если выполняется условие: НГ≤ 2d2 |
Т.к. дання конструкция – домкрат, высота гайки не учитывается
μ = 2.
J===48331 мм4,
Ав===699,5 мм2,
λ====80,6
Расчетное значение гибкости λ=80,6 сравнивается с критическими значениями λ1и λ2(см. таблицу 4): λ1= 92, λ2= 61.
Таблица 4
Материал стержня |
σт, МПа |
а, МПа |
b, МПа |
λ1 |
λ2 |
Сталь Ст5 |
280 |
350 |
1,15 |
92 |
61 |
По расчётам λ> λ1, тогда σкропределяется по формуле Тетмайера-Ясинского:
σкр=a-bλ =350-1,15∙80,6=257,31 МПа
σ =МПа
sу==
sу< [sу]
Вывод: работоспособность винта по критерию устойчивости обеспечивается.