Указания к выбору частных коэффициентов

Заготовка для изготовления силового винта прокат или поковка. Поэтому S₁=1.1.

Поломка винта пресса вызовет остановку агрегата и силовой винт – деталь дорогая. Следовательно, S₂=1.2. (см. таблицу 1 в 1.3).

Примечание. При проверке на прочность силового винта домкрата (задания четвертое и пятое) следует принять S₃=1.3, т.к. поломка винта домкрата может вызвать аварию.

Все действующие на винт нагрузки известны; расчет точен или приводит к заведомо завышенным расчетным напряжениям. Отсюда K₁=1.

Коэффициент K₂ определяется с помощью формул (12) и (11) (см. 1.3).

Предельное (опасное) напряжение в формулах (9) и (10) соответствует виду деформации. Следовательно, M₁=1.

Приемка деталей (силовых винтов) строгая. Следовательно, M₂=1.05.

Коэффициент M₃ принимается по таблице 4 (см. 1.3) в зависимости от наружного диаметра резьбы винта d.

Коэффициент Т₁ вычисляется по формуле (13) (см. 1.3). Можно принять a=0,0006 (обработка чистовым резцом). В формуле (13) s_-1 – предел усталости при изгибе.

Силовые винты получают необходимую термообработку (обычно отжиг). Отсюда Т₂=1.

Силовой винт не имеет деталей, посаженных с натягом и Т₃=1.

 

Определение размеров гайки винта

Высота гайки H и число витков z вычисляются по формулам (26) и (27) (2.2).

Витки гайки следует проверить на изгиб.

Остальные размеры гайки назначаются конструктивно с последующей проверкой на прочность (см. 2.2).

 

Определение КПД передачи винт-гайка

Различают коэффициент полезного действия (КПД) собственно передачи винт-гайка h и КПД всего механизма h_м.

При определении КПД передачи винт-гайка учитываются потери на трение только в резьбе. КПД передачи определяется по формуле

(69)

 

Определение длины и диаметра рукоятки

Расчетные зависимости для определения длины и диаметра рукоятки приведены в 2.5.

При определении расчетной длины рукоятки считаем, что работает один рабочий. Но если при одном работающем рукоятка получается слишком громоздкой (l_рук > l_м), то следует определить длину рукоятки, исходя из условия одновременной работы двух рабочих.

 

Проектный расчет сварного шва

Формула (53) (см. 2.6), при помощи которой определяется расчетная площадь вертикальных швов А₁, для условий задания №1 существенно упрощается.

В рассматриваемом случае продольная сила F=0, изгибающий момент M=0,5Ql (см. рис. 7), поперечная сила R=0,5Q и отношение b/h=1 (следовательно, согласно таблице 6 U=1,55).

Отсюда

(70)

Прежде чем воспользоваться формулой (70), необходимо определить [t]’ср, l и h. Отсюда последовательность расчета сварного шва.

1. Выбираем технологию сварки (пусть, например, сварка выполняется вручную электродом 342А) и после этого по формуле (50) определяем допускаемое напряжение [t]’ср.
2. Находим расстояние от линии действия силы R до сварного шва (см. рис. 7).

мм

1. Находим высоту сечения привариваемой детали (крюка)

мм

1. По формуле (70) определяем расчетную площадь вертикальных швов А₁.
2. По формуле (54) определяем катет швов K.

После того, как катет швов определен и его размер округлен до стандартного значения по ГОСТ 6636-69, желательно выполнить проверочный расчет швов (см. 2.6).

 

Выбор стопорного винта и проверка его на прочность

Размеры стопорного винта выбираем из конструктивных соображений. Назначим, например, винт М8 (ГОСТ 1477-64). Длина стопорного винта должна быть примерно равна высоте бурта гайки.

По формуле (40) (см. 2.4) определяем момент, проворачивающий гайку Т_n. Если же Т_n £ 0, то проверка на прочность не нужна. Если же Т_n > 0, то поверхность бурта гайки в месте установки винта проверяется на смятие (см. 2.4).

 

Определение КПД механизма

При определении КПД всего механизма учитываются как потери на трение, так и потери на трение в опоре винта

(71)

Значение приведенного диаметра силы трения на опоре зависят от соотношения d₀/D₀.

Для винта пресса (см. рис. 7) d₀/D₀ = 0 и d_{п р} = 2/3 d_г.

Рекомендации по выбору значений f_оп и d_г даны в 2.1.

 

Построение эпюр продольной силы и крутящих моментов

Эпюры продольных сил и крутящих моментов для четырех видов винтовых механизмов (в том числе и для пресса) и методика построения эпюр приведены в 1.1.

 

Задание №2. Расчет винтового рычажного пресса

Рассчитать винтовой рычажный пресс (рис. 10), предназначенный для прессования изделия, имеющего форму квадрата, сторона которого равна е. Для прессования необходимо удельное давление q.

В результате выполнения работы:

1. определить осевую нагрузку на силовой винт;
2. определить параметры резьбы силового винта;
3. определить размеры гайки винта;
4. определить КПД передачи винт-гайка;
5. определить расчетную длину рукоятки;
6. определить катет сварного шва, соединяющего стойку с основанием;
7. определить диаметр d_ц и длину l_ц цапф обоймы гайки;
8. выбрать стопорный винт по ГОСТ 1476-64 и (если нужно) проверить его на прочность;
9. построить эпюры осевой силы и крутящих моментов. При расчетах принять:

- материал стойки и основания сталь Ст.2;

- отношение l/h = 0,5 (см. рис. 10) и соотношение b/h = 0,25 (см. рис. 12).

Остальные данные для расчетов взять из таблицы 10.

 

Последовательность расчета