Проверка силового винта на устойчивость

 

Силовой винт рассчитывается на устойчивость так же, как подъемный винт в задании №4 (см. 3.4.3).

 

Определение к. п. д. передачи винт-гайка

 

К. п. д. передачи винт-гайка h определяется по формуле (69) (см. 3.1.4).

 

Определение размеров головки и чашки домкрата

 

Головка и чашка домкрата показаны на рис. 17. Диаметр D₂ назначается конструктивно

 

Рис. 17. Головка и чашка домкрата

 

(84)

Размер D₂ округляется по ГОСТ 6636-69.

Наружный диаметр кольцевой опоры чашки D₃ определяется расчетом на износ. Условие износостойкости

Отсюда

Для пары сталь - сталь рекомендуется допускаемое удельное давление [q] = 13...25 МПа. Примем [q] = 20 МПа. Тогда

(85)

Здесь D₂ в мм.

Диаметр D₄, высота головки B и диаметр D₅ определяются конструктивно

мм	(86)
	(87)
	(88)

 

Размеры D₃, D₄, B и D₅ принимаются в соответствии с ГОСТ 6636-69.

 

Определение диаметра и длины рукоятки

 

Расчетные зависимости для определения длины и диаметра рукоятки приведены в 2.5. См. также 3.1.5.

 

Проектный расчет сварного шва

 

Расчетные формулы и последовательность расчета кольцевого углового шва приведены в 2.6.

 

Определение размеров основания домкрата

 

Корпус домкрата обычно отливается из серого чугуна. Для устойчивости корпус делают конической формы с уклоном образующей 1:10.

Внутренний диаметр основания корпуса D₆ определяется конструктивно

 

мм

(89)

 

Наружный диаметр основания D₇ определяется из расчета на смятие того материала, на который домкрат может опираться. В большинстве случаев это деревянные брусья или бетон.

Допускаемое напряжение смятия для дерева или бетона можно принять равным 2 МПА.

Отсюда условие прочности на смятие

МПа

 

Решив последнее уравнение относительно диаметра D₇, получим

мм

(90)

Здесь D₆ в мм.

Размер D₇ округляется по ГОСТ 6636-69.

 

Выбор стопорного винта и проверка на прочность

 

Выбор и проверка стопорного винта делаются так же, как и при выполнении задания №2 (см. 3.2.8).

 

Определение к.п.д. механизма

 

К.п.д. всего механизма h определяется по формуле (71) (см. 3.1.8).

 

Построение эпюр продольной силы и крутящих моментов

 

Эпюры продольной силы и крутящих моментов для домкрата приведены в 1.1.

 

 

ЗАДАНИЕ №6. Расчет винтового механизма включения муфты

 

Рассчитать винтовой механизм включения муфты (рис. 18). На отводку муфты действует усилие включения Р_вкл. Корпус механизма укреплен на бетонном основании фундаментными болтами.

A-A (условно увеличено)

В результате выполнения работы:

1) определить нагрузку на силовой винт;

2) определить параметры резьбы силового винта;

3) определить размеры гайки винта;

4) определить к.п.д. передачи винт-гайка;

5) определить диаметр штурвала D_шт;

6) определить диаметр d_ц и длину l_ц цапф обоймы гайки;

7) определить диаметр d_ф фундаментных болтов;

8) определить длину L и ширину b корпуса механизма;

9) определить к.п.д. всего механизма;

10) построить эпюры осевой силы и крутящих моментов;

При расчетах принять:

1) размер штанги l₁ равен размеру l₂;

2) внутренний диаметр упорной шайбы d₀ = d, наружный диаметр D₀ = 1,5 d;

3) расчетная длина винта l_p = 15 d;

4) соотношения основных размеров корпуса механизма h = 0,4 L, b = 0,25 L и e = 0,2 L;

5) материал фундаментных болтов сталь Ст.3.

Остальные данные для расчета взять из таблицы 14 в соответствии с заданным вариантом.

 

Последовательность расчета

 

Определение нагрузки на силовой винт

 

Нагрузка на винт определяется из условия равновесия штанги механизма

Отсюда ()

(91)

 

Расчет силового винта

 

Параметры силового винта механизма включения муфты определяются так же, как при выполнении задания №1 (см. 3.1.2).

 

Данные для выполнения задания №6.

Таблица 13.

№	Рвкл, Н	Материал	Тип резьбы
Винта	Гайки
		Ст. 5	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 5	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 5	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 5	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 5	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 4	Бр. АЖ9-4	Трапецеид.
		Ст. 4	Бр. АЖ9-4	Трапецеид.
		Ст. 4	Бр. АЖ9-4	Трапецеид.
		Ст. 4	Бр. АЖ9-4	Трапецеид.
		Ст. 4	Бр. АЖ9-4	Трапецеид.
		Ст. 5	СЧ 22-44	Упорная
		Ст. 5	СЧ 22-44	Упорная
		Ст. 5	СЧ 22-44	Упорная
		Ст. 5	СЧ 22-44	Упорная
		Ст. 5	СЧ 22-44	Упорная

 

Определение размеров гайки

 

Расчетные соотношения для определения размеров гайки силового винта и последовательность расчета даны в 2.2.

 

Определение к.п.д. передачи винт-гайка

 

К.п.д. передачи винт-гайка h определяется по формуле (69) (см. 3.1.4).

 

Определение диаметра штурвала

 

Диаметр штурвала определяется так же, как при выполнении задания №3 (см. 3.3.4).

 

Определение размеров цапфы

 

Диаметр цапфы d_ц и ее длина l_ц определяется по формулам (36) и (37), которые приведены в 2.3.

Рассчитанная на изгиб и смятие цапфа проверяется на срез (см. 2.3).

 

Расчет фундаментных болтов

 

Болтовое соединение корпуса с бетонным основанием должно обеспечить отсутствие сдвига в стыке. Стержень болта растягивается силой начальной затяжки Q₀ и закручивается моментом сил трения в резьбе.

 

Примечание. При принятых соотношениях размеров корпуса нагрузка на рассчитываемый болт от момента M, раскрывающего стык деталей (M = Qh), относительно мала и при расчетах ею можно пренебречь.

 

Расчетная нагрузка на один болт

(92)

где

(93)

В формуле (98)

F - рабочая нагрузка на соединение; для рассматриваемого механизма F = Q;

K - коэффициент запаса по сдвигу деталей; при переменной рабочей нагрузке K = 1,8...2;

f_ст - коэффициент трения в стыке; для пары чугун (сталь) - бетон f_см = 0,3...0,35;

z - число болтов (в рассматриваемом случае z = 8).

Отметим, что в соединении, которое рассматривается, рабочая (внешняя) нагрузка на болт не передается. Болт рассчитывается только на статическую прочность по силе затяжки. Влияние переменности рабочей нагрузки учтено выбором значения коэффициента запаса по сдвигу деталей.

Методика проектного расчета болтов при постоянной рабочей нагрузке приведена в 2.7.