Проектирование корпусов винтовых механизмов

 

7.1 Расчет и конструирование металлоконструкции двухстоечного пресса

 

7.1.1 Проектирование стоек

 

Построим расчетную схему двухстоечного пресса. Представим его в виде рамной конструкции и приложим нагрузки (рис. 7.1 а). Так как в момент окончания затяжки винт прекратит свое перемещение, будем считать соединение винта и гайки жестким неподвижным соединением.

При составлении расчетной схемы берем самый неблагоприятный вариант, когда толщина зажимаемого прессом предмета максимальная, т.е. винт выдвинут на максимальную высоту, а рукоятка находится параллельно верхней перекладине станины пресса.

Все размеры берутся из задания и эскизной прорисовки.

а	б	в
Рис. 7.1 Расчетная схема двухстоечного пресса

Если выполнить параллельный перенос усилия на рукоятке F_р до оси винта (рис. 7.1 б), добавив момент T=F_р·L_р, согласно теореме о параллельном переносе силы, расчетная схема станет симметричной, что существенно упростит нахождение реакций опор. Эту схему можно еще упростить, если из момента на рукоятке T=T_р+T_п вычесть момент трения на пяте T_п (рис. 7.1 в).

Для нахождения реакций опор удобно воспользоваться принципом суперпозиции. Для этого рассмотрим реакции от действия каждой нагрузки в отдельности.

Реакция от осевой нагрузки на винт F (рис. 7.2 а):

.

Реакции от усилия на рукоятке F_р (рис. 7.2 б):

; .

Реакции от момента трения в резьбе T_р (рис. 7.2 в):

; .

а	б	в	г
Рис. 7.2 Нахождение реакций опор

Таким образом, суммарные реакции в опорах рамы (рис. 7.2 г):

;

;

;

;

.

Самой нагруженной оказалась правая стойка, по ней и следует вести расчет. Условие прочности на растяжение и изгиб для правой стойки:

где d _с – расчетный диаметр стойки.

Самым тонким местом стоки будут ее резьбовой конец, поэтому внутренний диаметр резьбового конца и определяется по d _с. Размеры других поперечных сечений стойки определяются конструктивно.

 

7.1.2 Проектирование перекладины

 

Верхнюю перекладину можно представить в виде балки на шарнирных опорах (рис. 7.3). Хотя правильнее считать соединение со стойками жесткой заделкой, но в таком случае получится статически неопределимая задача, которую решить будет значительно сложнее. При решении варианта с шарнирными опорами расчетный изгибающий момент окажется несколько больше реального, что пойдет на пользу прочности.

Вопросы к защите КР по теме «Винтовые механизмы»

1. Достоинства и недостатки винтовых механизмов, область применения. Условия работы. Критерии работоспособности.

2. Виды ходовых и крепежных резьб. Их профили. Достоинства и недостатки, область применения резьб.

3. Размеры резьб: диаметры, шаг, ход, угол подъема резьбы.

4. Материалы ходовых винтовых пар. Их антифрикционные свойства. Способы получения резьбы.

5. Износостойкость резьбы. Критерий износостойкости. Расчет размеров резьбы по критерию износостойкости.

6. Самоторможение в резьбе. Условие самоторможения в резьбе. Коэффициент самоторможения, угол подъема резьбы, приведенный угол трения.

7. Количество витков гайки. Распределение давления между витками гайки. Чем опасно слишком большое число витков?

8. Эскизное проектирование винта и гайки. Конструктивные элементы винта: резьбовая часть, пята, место крепления привода. Конструктивные элементы гайки: резьбовая часть, буртик. Необходимость закрепления гайки в корпусе. Способы ее закрепления.

9. Виды пят: конструкция, достоинства, недостатки. Критерии расчета пяты. Момент трения на пяте.

10. Устойчивость. Условие устойчивости. Допущения при расчете винта на устойчивость. Гибкость винта. Приведенная длина винта. Критическая нагрузка, расчет критической нагрузки по формулам Эйлера и Ясинского.

11. Расчет прочности винта. Условие прочности. Расчетная схема, приложенные нагрузки. Метод сечений при построении эпюр. Нормальные, касательные, эквивалентные напряжения. Допускаемые напряжения.

12. Привод винтового механизма. Виды, достоинства, недостатки. Момент «на рукоятке». Расчетная длина «рукоятки». Сила, прикладываемая к рукоятке. Расчет крепления привода на винте: шпоночное, профильное соединение.

13. КПД винтового механизма, выигрыш в силе. Что влияет на величину КПД?

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1. – М.: «Машиностроение», 1980 – 728 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. – М.: «Машиностроение», 1980 – 559 с.

3. Иосилевич Г.Б. Детали машин – М.: «Машиностроение», 1988 – 368 с.

4. Камнев Г.Ф. Винтовые механизмы – Л.: изд. ЛКИ, 1967 – 52 с.

5. Кривенко И.С., Артемьев Н.С. Проектирование винтовых механизмов – Л.: изд. ЛКИ, 1986 – 53 с.

6. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование – Минск.: УП «Технопринт», 2002. – 290 с.

7. Орлов П.И. Основы конструирования. В 3-х кн. Кн. 1. – М.: «Машиностроение», 1977 – 623 с.

8. Решетов Д.Н. Детали машин – М.: «Машиностроение», 1989 – 496 с.

9. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин – М.: Изд-во АПМ, 2000 – 472 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Размеры в мм

Приложение 1