1.  Расчет винтового механизма

 

Рассмотрим винтовой механизм на примере распорного домкрата. Данный домкрат применяется для получения большого усилия с использованием небольшого рабочего усилия. Основным элементом домкрата является передача винт-гайка. Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. В силовых передачах винт-гайка часто применяется упорная резьба. Она обладает высокой прочностью витков, технологична, имеет более высокий к.п.д., чем метрическая резьба, но может использоваться только при нереверсивной нагрузке. Винт и гайка должны составлять прочную и износостойкую пару. Исходя из этого винт, который не подвергается закалке изготавливается из стали 45, а для изготовления гайки применяется бронза БрА9Ж3.

Целью данного раздела является выполнение проектировочных расчетов деталей распорного домкрата (винт, гайка, рукоятка) и разработка эскизов этих деталей.

 

1.1 Расчет основных размеров винта

 

1.1.1 Проектировочный расчет винта

Задачей раздела является определение параметров резьбы винта.

Опыт эксплуатации передач винт-гайка показывает, что основной причиной выхода их из строя является изнашивание резьбы [1, c.9]. Следовательно, критерием проектировочного расчета является износостойкость. Условие работоспособности по критерию износостойкости может быть записано в виде [1, c. 9].

p≤ [p], (1.1)

где р - среднее давление на поверхность резьбы, Н/мм²; [p]- допускаемое давление для данного сочетания трущихся материалов, Н/мм².

Согласно технического задания винт изготовлен из стали Сталь 45, а гайка из безоловянной бронзы БрА9Ж3, поэтому выбираем [p]=7 Н/мм² [1, с. 13].

Известно, что среднее давление на контактирующих поверхностях может быть определено по формуле

p =F/A, (1.2)

Где F- нормальная сила, Н; А- площадь контактирующих поверхностей, мм².

Считая, что нагрузка распределена равномерно по виткам гайки и пренебрегая углом подъема резьбы, запишем выражение для площади, по которой распределено давление

A=π dHz, (1.3)

где z-число витков гайки.

Введем коэффициенты

γ = Н/Р и γ=Н/d,

значение, которых может быть выбрано по рекомендации [1. c. 9].

Выбираем γ=2, γ= 0,75 (резьба упорная).

Выражение (1.3) с использованием коэффициентов γ и γ может быть приведено к виду

A= πd²γ γ. (1.4)

Тогда, подставляя значения  и А в выражение (1.2) и полученное выражение для p в условие (1.1), получим формулу для проектировочного расчета винта

d≥√ F/ (πγ γ[p]). (1.5)

Подставляя численные значения в выражение (1.5), получим величину среднего диаметра резьбы винта. Величина =25000 Н приведена в техническом задании.

 мм

В соответствии с ГОСТ 9484-73 [1, c.23] находим параметры резьбы винта, обеспечивающие износостойкость данной винтовой пары:  = 32 мм; =27,50 мм; =21,587 мм; P=6 мм, определение которых и являлось задачей данного раздела.

1.1.2 Проверочный расчет винта на статическую прочность

Задачей раздела является проверка выбранных в разделе 1.1.1. размеров винта на прочность.

 (1.6)

Где S- фактический коэффициент запаса; [S]-нормальный коэффициент запаса.

Выбираем значение [S]=3 [1, c.14], так как рассчитываем домкрат.

Значение S найдем из формулы

, (1.7)

где - предельное напряжение, Н/мм; - максимальное напряжение, Н/мм.

Так как винт изготовлен из стали Сталь 45, в качестве предельного напряжения выбираем предел текучести [1, c.16]

 Н/мм (1.8)

где -предел текучести, Н/мм.

Для нахождения величины  составим расчетную схему (рис. ............