Определение параметров резьбы винта и гайки

Содержание

Содержание.......................................................................................................................................... 1

Бланк задания...................................................................................................................................... 2

1. Определение параметров резьбы винта и гайки............................................................... 2

2. Расчет винта на устойчивость................................................................................................. 3

3. Проверка на самоторможение................................................................................................. 3

4. Расчет винта на прочность........................................................................................................ 4

5. Определение размеров маховичка........................................................................................ 5

6. Определение размеров пяты.................................................................................................... 6

7. Определение размеров и проверка гайки............................................................................ 6

8. Определение размеров и проверка стойки.......................................................................... 8

9. Определение размеров и проверка рычага......................................................................... 9

10. Расчет резьбового соединения основания и сварочной плиты..................................... 9

11. Определение КПД проектируемого механизма................................................................. 10

Литература.......................................................................................................................................... 12

Бланк задания

Определение параметров резьбы винта и гайки

 

Материал винта – сталь 45 (ГОСТ 1050-74).

Материал гайки – чугун СЧ15-32 (ГОСТ 1412-70).

Допускаемое давление для выбранного сочетания материалов [1] – [q]=5 МПа.

В проектируемом механизме имеется одностороннее приложение нагрузки, поэтому для винта выбираем упорную резьбу (ГОСТ 10177-62), для которой коэффициент рабочей высоты витка x=0.75 [1].

Коэффициент высоты гайки y=1.6 [1].

Средний диаметр резьбы, удовлетворяющий условию износостойкости, равен [1]

 ,                                                             (1)

где Q=6000Н – усилие сжатия.

Подставляя в формулу (1) числовые значения Q=6000 Н, x=0.75, y=1.6 и [q]=5*10⁶ Па, и округляя до целого, получим

Из ГОСТ 10177-62 находим средний диаметр d₂=18.250 мм; наружный диаметр d=22 мм; внутренний диаметр винта d₁=13.322 мм; внутренний диаметр гайки D₁=14.5 мм; шаг резьбы P=5 мм.

Данный механизм должен обладать запасом самоторможения, поэтому число заходов резьбы n=1.

Высота гайки h₁ определяется по формуле

.                                    (2)

Число витков гайки

.                                               (3)

Длина нарезанной части винта

L=H+h₁,                                                      (4)

где H=160мм - высота подъема груза.

Подставляя в формулу (4) числовые значения H=160мм и h₁=30мм, получим L=160+30=190мм.

 

Расчет винта на устойчивость

 

Максимально возможное расстояние l от середины гайки до пяты, т.е. длина участка винта, испытывающего сжатие, находится по формуле [1]

l=Н+0.5h₁+h_з,                                                              (5)

где h₃ длина части винта, находящегося в контакте с пятой и равная 30мм из конструктивных соображений.

Подставляя в формулу (5) числовые значения H, h₁ и h_З, получаем l=160+0.5*30+30=205мм.

Приведенная длина винта определяется зависимостью

l_пр=ml,                                                                 (6)

где m – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта. В данном механизме обе опоры винта следует считать шарнирами и для такой системы m=0.7 [1]. Подставляя в формулу (6) числовые значение получаем l_пр=0.7*205=143.5мм.

Радиус инерции поперечного сечения винта i_x определяется зависимостью

i_x=0.25d₁=0.25*13.322=3.4мм.                                      (7)

Гибкость винта

.                                             (8)

Так как гибкость винта мала (l<50) то расчет, его на устойчивость не требуется.

 

Проверка на самоторможение

 

Самотормозящаяся винтовая пара должна удовлетворять условию

,                                                              (9)

где запас самоторможения k>=1,3 [1]; j – угол подъема винтовой линии на среднем цилиндре; r’ – приведенный угол трения.

Угол подъема винтовой линии на среднем цилиндре

 .                        (10)

 

 

Приведенный угол трения

 ,                                                 (11)

где f₁ – коэффициент трения из [1] равный 0.12; a – угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта для упорной резьбы равный 3^о. Подставив эти значения в формулу (11), получим

Подставив значения r’=0,119 и j=0,084 в условие (9), получим k=0,119/0,084=1,42>1,3. Значит винтовая пара обладает запасом самоторможения.

 

 

Расчет винта на прочность

 

Наиболее напряженной частью винта является участок от гайки до пяты, подвергающийся сжатию силой Q и кручению моментом T_P, определяемым по формуле

.           (12)

Напряжение сжатия s_c  определяется по формуле

.                           (13)

Напряжение кручения

 .                       (14)

Эквивалентное напряжение

.      (15)

Допускаемое напряжение определяется по формуле

,                                                     (16)

где s_оп – опасное напряжение для винта, равное пределу текучести стали 45, т.е. s_оп=353 МПа; [S] – коэффициент запаса прочности, равный

[S]=[S₁][S₂][S₃],                                              (17)

где [S₁] – коэффициент, учитывающий точность определения действующих на деталь нагрузок; [S₂] – коэффициент, учитывающий однородность материала детали; [S₃] – коэффициент, учитывающий требования безопасности. В соответствии с рекомендациями [1] эти коэффициенты выбраны равными 1.2;1.5 и 1 соответственно.

Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1.2*1.5*1=1.8.

Подставляя значения s_оп=353МПа и [S]=1.8 в формулу (16) получим [s]=353/1.8=196МПа.

Так как s_э=32МПа<[s]=196МПа, то условие прочности выполняется.

 

 

Литература

 

1. Кривенко И.С. Проектирование винтовых механизмов. Л., 1986.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. Т.1. М., 1979.

 

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет.

 

Кафедра деталей машин и подъемно-транспортных машин

 

Содержание

Содержание.......................................................................................................................................... 1

Бланк задания...................................................................................................................................... 2

1. Определение параметров резьбы винта и гайки............................................................... 2

2. Расчет винта на устойчивость................................................................................................. 3

3. Проверка на самоторможение................................................................................................. 3

4. Расчет винта на прочность........................................................................................................ 4

5. Определение размеров маховичка........................................................................................ 5

6. Определение размеров пяты.................................................................................................... 6

7. Определение размеров и проверка гайки............................................................................ 6

8. Определение размеров и проверка стойки.......................................................................... 8

9. Определение размеров и проверка рычага......................................................................... 9

10. Расчет резьбового соединения основания и сварочной плиты..................................... 9

11. Определение КПД проектируемого механизма................................................................. 10

Литература.......................................................................................................................................... 12

Бланк задания

Определение параметров резьбы винта и гайки

 

Материал винта – сталь 45 (ГОСТ 1050-74).

Материал гайки – чугун СЧ15-32 (ГОСТ 1412-70).

Допускаемое давление для выбранного сочетания материалов [1] – [q]=5 МПа.

В проектируемом механизме имеется одностороннее приложение нагрузки, поэтому для винта выбираем упорную резьбу (ГОСТ 10177-62), для которой коэффициент рабочей высоты витка x=0.75 [1].

Коэффициент высоты гайки y=1.6 [1].

Средний диаметр резьбы, удовлетворяющий условию износостойкости, равен [1]

 ,                                                             (1)

где Q=6000Н – усилие сжатия.

Подставляя в формулу (1) числовые значения Q=6000 Н, x=0.75, y=1.6 и [q]=5*10⁶ Па, и округляя до целого, получим

Из ГОСТ 10177-62 находим средний диаметр d₂=18.250 мм; наружный диаметр d=22 мм; внутренний диаметр винта d₁=13.322 мм; внутренний диаметр гайки D₁=14.5 мм; шаг резьбы P=5 мм.

Данный механизм должен обладать запасом самоторможения, поэтому число заходов резьбы n=1.

Высота гайки h₁ определяется по формуле

.                                    (2)

Число витков гайки

.                                               (3)

Длина нарезанной части винта

L=H+h₁,                                                      (4)

где H=160мм - высота подъема груза.

Подставляя в формулу (4) числовые значения H=160мм и h₁=30мм, получим L=160+30=190мм.