Курсова работа №1

Таблица 1.8

Допустимо повърхностно налягане

N	Материали на винта и гайката	[p], Mpa
1	Стомана-чугун	5-6
2	Стомана- антифрикционен чугун	10-13
3	Стомана-стомана	7-13
4	Стомана-бронз	7-13

Ψ-коефициент на неравномерно разпределение на натоварването между навивките на резбата на гайката (Ψ =0,65-0,7).

Изчисленията се правят за навивките на гайката, тъй която тя се прави от материал с по-ниска якост от материала на винта (при еднакви материали по-слаб по този критерий се явява винтът). Навивката се разглежда като конзолна гре­да, носеща равномерно разпределен товар. Якостното условие има вида:

a-височина на навивката в опасното сечение за трапецовидна резба. Определя се по формулата:

(1.14)

[σ]_ог— допустимото напрежение на огъване за материала на гайката (табл.1.4).

Условието има вида:

(1.15)

където [τ_ср] е допустимото напрежение на срязване за материала на гайката (табл.1.4).

Всяка от получените три стойности на Z се закръгля до най-близкото цяло число и за окончателна се взема най-голямата от тях. При това броят на навивките не трябва да бъде по-малък от 6, за да бъде винтът достатъчно сигурно закрепен в основата, и не по-голям от 10 (12), тъй като навивките над този брой почти не участвуват в пренасянето на товара. Ако при избраните материали се получи Z>10, трябва да се сменят материалите или параметрите на резбата, за да се намали Z. В случай, че и това не помогне, може да се увеличи диаметърът на резбата.
ПРИМЕРНО ИЗЧИСЛЕНИЕ НА ВИНТОВ КРИК
Задание: Да се пресметне и конструира винтов крик за повдигане на товар F=20000N , с полезна височина за повдигане на товара h=0,2m
Пресмятане и конструиране

1. Избор на материала за винта и гайката и определяне на допустимите напрежения

За винта избираме стомана 35 с граница на провлачване σ_s =320Мра (табл.1.2) и коефициент на сигурност [s]=3 (табл.1.3). Тогава за допустимото напрежение на натиск за винта получаваме:

За гайката избирам калаен бронз CuSn6Fe7Pb4 (табл1.4) със следните механични характеристики - [σ_оп]=45Mpa; [σ_см]=45Mpa; [σ_ог]=50Mpa; [τ_ср]=34Mpa.

Съгласно табл 5.6 [4] най-близкият стандартен диаметър е d₁=18mm, на който отговарят външен диаметър d=24mm, среден диаметър d₂=21,5mm и стъпка Р=5мм. Приемаме едноходова трапецовидна резба Tr 24x5.

където ψ_н=2 е коефициент височината на гайката;

ψ _h- коефициент на височината на резбата (за трапецовидна ψ_h =0,5);

[p]=10Mpa- допустимо повърхностно налягане за стомана по бронз (табл.1.8);

ψ=0,7- коефициент на неравномерно разпределение на натоварването между навивките на резбата на гайката.

Поради това, че изчисленият среден диаметър на резбата е по – голям от избрания от условието за натиск на винта, избираме нова резба Tr34x6 ,която има следните параметри – външен диаметър d=34mm ,среден диаметър d₂=31mm , вътрешен диаметър d₁=27 mm и стъпка Р=6 mm.

Тъй като стеблото на винта работи на натиск и е строен елемент, е необходимо якостно да се провери на изкълчване . Проверката се извършва по φ-метода. При изчисляване по φ-метода за да не настъпи изкълчване, е необходимо да бъде изпълнено условието;

където φ е коефициент на намаляване на допустимите напрежения на натиснати пръти и се избира е от таблица 1.6. в зависимост от стойността на стройността λ на винтовото стебло.

Стройността на винта се определя по формулата:

където β е коефициент на редуцираната дължина. Винтът се разглежда като натиснат прът, единият край на който е запънат в гайката, а другият е свободен. От табл (1.7) приемаме β=2.

l - работна дължина на винта. Определя се по формулата:

l=lраб=h+h₃+H/2= 200 + 50 + 60/2 =280 mm.

Тук h=200mm е работният ход на винта.

h₃ – височина на главата на винта. Определя се от зависимостта:

h₃ = (1,4 – 1,6).d = h₃=1,5.34 = 51 mm. Приемаме h₃=50 mm.

Н=Z.P=10.6 = 60 mm.

За изчислителната стойност на λ = 83 от табл(1.6) подбирам коефициент φ=0,62. Тогава

т.е действителното напрежение на натиск е по малко от допустимото.

Ъгълът на наклона на винтовата линия ψ се определя от израза

където Р=6mm е стъпката на резбата;

d₂=31mm – средния диаметър на резбата.

Приведения ъгъл на триене ρ^I се изчислява по зависимостта:

където μ е коефициент на триене при плъзгане на материала на винта по материала на гайката. От табл.1.5 приемаме μ=0,09 за материал на триещата двойка стомана-бронз.

α =30⁰– профилния ъгъл на резбата. Избира се от табл 5.6 [4].

Тъй като ψ – (30^I  1^o ) =3⁰32’-(30^I  1⁰)< ρ^I =5⁰19’ - винтът е самозадържащ.

Където d₂=31мм е средният диаметър на резбата;

h₁=0,5.Р = 0,5.6= 3 mm –работна височина на резбата;

Р=6 mm –стъпка на резбата;

[p]=11 Мра –допустимо повърхностно налягане за стомана по бронз;

Ψ=0,7-коефициент на неравномерно разпределение на натоварването между навивките на резбата на гайката.

a — височината на навивката в опасното сечение за трапецовидна резба:

[σ]_ог =50 Мра — допустимото напрежение на огъване за материала на гайката (табл.1.4).

Приемам Z=9 навивки.

Н=Z.Р=9.6=54mm

Приемам Н= 55 mm.

б. Определяне външния диаметър D на тялото на гайката:

където [σ]_оп= 45Мра e допустимото напрежение на опън за материала на гайката (табл.1.4);

Приемаме D=45 mm.

в. Определяне диаметъра D₁ на пояса на гайката от условието на смачкване:

където [σ]_см =45 Мра е допустимото напрежение на смачкване на материала на гайката (табл.1.2);

Приемаме D₁=55 mm.

където []_cp е допустимото напрежение на срязване за материала на гайката (табл. 1.4)

Приемаме h₂=10 mm.
4.Определяне на задържащите винтове на гайката и на товарния винт

4.1 Пресмятане на вътрешният диаметър d_1в на задържащият винт от условието на срязване:

Гайката се закрепва към корпуса с помощта на задържащ (стопорен) стандартен винт (табл. 3.13, [4]), както е показано на фиг. 1. Последният трябва да се провери на срязване от завъртането на гайката под действието на момента във вин­товата двойка. При това се приема, че гайката е поставена свободно в корпуса. Диаметър d_1в на задържащият винт се определя от условието на срязване:

където [τ]_ср е допустимото напрежение на срязване за материала на винта (за СтЗ [τ ]_ср=100.10⁶ Ра);

D=45mm –външен диаметър на гайката;

М₂-момент във винтовата двойка. Определя се от зависимостта:

където d₂ -e средният диаметър на резбата;

ψ-ъгъл на наклона на средната винтова линия, пресметнат по (1.4) ; ρ' –приведеният ъгъл на триенето, пресметнат по (1.5);

M₃-момент на триене в долната повърхност на пояса на гайката. Определя се от зависимостта:

където μ=0,15 е коефициентът на триенето между материала на гайката и материала на корпуса (табл. 1.5).

Ако се окаже, че М₂<М₃, задържащият винт се избира по конструктивни съображения (не по-малък от М8). Ако обаче М₂>М₃, задържащият винт трябва да се избере от условието за срязване записано по-горе.

Тъй като М₂=48,27<М₃=75,25N.m задържащият винт избираме по конструктивни съображения. Приемам винт М10.

За да се предотврати пълно развиване и излизане на товарния винт от гайката, на долния му край се поставя обикновена шайба, закрепена с един или повече винтове. Задържащите винтове трябва да бъдат осигурени срещу саморазвиване. В зависимост от външния диаметър на товарния винт по препоръки от стандарта се избира закрепване с един или с два винта. Винтовете трябва да издържат на опън сила F'=(0,15+0,20)F. Оразмеряването им може да се извърши по (1.1). Тъй като препоръчваният коефициент на сигурност при болтовете се мени в широки граници в зависимост от диаметъра им, предпочита се те да се избират направо по таблици. В случая трябва да се използува последната колона от Табл.1.9.

Допустими статични натоварвания на болтове АСт3

	Допустимо натоварване,N
Болт	За незатегнати болтове; при точно отчитане на силите и контролиране на затягането	За незатегнати болтове, които след натоварването могат да бъдат дозатегнати	Когато затягането не се контролира; при приблизителни пресмятания
М6	3000	2300	450
М8	6000	4200	1100
М10	8800	6700	2700
М12	12500	9500	3500
М14	17500	13500	5300
М16	24500	16500	8000
М18	29500	22500	10500
М20	38500	29500	15000
М22	48000	37000	20000
М24	55000	42000	25000
М27	73000	56000	36000
М30	88000	68000	47000
М36	130000	100000	80000

За сила F^I=0,2.F=0,2.20000=4000N (от таблица 1.9) подбираме задържащ винт М12 , когато затягането не се контролира.

5. Определяне елементите на чашката и главата на ходовия винт

Диаметърът d_{3 и} височините h₃ , h₄ на чашката и главата на ходовия винт се приемат kонструктивно в зависимост от външните диаметри на товарния винт (фиг. 1):

d₃  0,6d=0,6.34=20,4мм; приемаме d₃=20mm;

h₃  (1,4 до1,6)d=1,5.34=51мм; приемаме h₃=50mm;

h₄  1,5d=1,5.34=51mm; приемаме h₄=50mm.

Горната част на чашката се оформя според предназначението на крика. За да се избегне плъзгане и падане на вдиганите товари, желателно е върху нея да се оформят подходящи задържащи канали, да се направи насечка или да и се придаде специална форма.

Външният диаметър D₂ на опорната повърхност на чашката се определя от условието за ограничаване на износването при допустимо повърхностно налягане [р]=20.10⁶ Ра:

Приемаме D₂=42mm.

Диаметърът D3 на главата на винта се приема

D₃ = D₂+0,005m = 42+5=47мм

Приемаме D₃=45мм

6.Определяне на размерите на лоста

6.1.Определяне на дължината на лоста

а. С помощта на ръкохватката работникът трябва да създаде въртящ момент М_раб, с който да преодолее момента на триенето М₁ в основата на чашката и момента на триенето на винтовата двойка М₂ т.е.

M_раб=М₁+М₂

Моментът М₂ се пресмята по формулата

а моментът М₁ — по формулата

където μ=0,15 е коефициентът на триенето между материала на чашката и материала на винта (табл.).

Моментът М_раб, създаден от работника, може да се представи и така:

М_раб=n.F_paб.k.L

Тук n е броят на работниците;

F_раб – силата на един работник (обикновено се приема 250-300N)

k- коефициент ,отчитащ неудобството при работа на двама работници (при n=2 се приема k=0,8 ,а при n=1, k=1.

L- дължината на ръкохватката от осовата линия на винта до мястото на хващане.

След заместване М_1, М₂ и М_раб в горното уравнението се получава:

За дължина на лоста приемаме L=400 mm

6.2.Определяне диаметъра на ръкохватката от якостното условие за огъване.

където [σ]_ог е допустимото напрежение на огъване за материала на ръкохватката (за АСтЗ [σ]_ог =120.10⁶ Ра);

L₁=L-D₃/2 = 400-50/2 = 375mm

Приемаме d₄₌20mm.
7. Определяне размерите на корпуса

Корпусът на крика може да бъде лята или заварена конструкция. Летите корпуси обикновено се правят от сив чугун СЧ10 или СЧ15. Корпусите със заварена конструкция се изработват от стандартни стоманени безшевни тръби (БДС 6007-71). Височината на корпуса Н₁ се избира така, че при пълно завиване на товарния винт последният да не опира в дъното на корпуса (ако има такова) или в опората под него.

С цел да се повиши устойчивостта на крика, корпусът се изработва с конусна форма с наклон към основата tgγ=1/10 до 1/15. Със същата цел корпусите със заварена тръбна конструкция се оребряват.
7.1.Определяне на вътрешния диаметър на корпуса на гайката

За осигуряване свободен изход на режещия инструмент при разстъргване на гнездата на гайката диаметърът D₆, се прави по-голям от външния диаметър D на гайката :

D₆=D + 0,01m = 45+10 = 55mm.

7.2. Определяне на вътрешния диаметър на корпуса при основата :

D₇=D₆+ 2.h₅.tg γ =55+2.220.0,1=55+44= 99mm.

h₅=H₁-(H-h₂₎ =200+20= 220mm.

където Н е пълната височина на гайката;

Н₁-височина на корпуса;

h₂- височина на пояса на гайката.

Приемаме D₇=100mm.
7.3.Определяне на диаметърът D₈

Определя от условието за якост на смачкване на опората, върху която се поставя крикът:

Тук [σ]_см е допустимото напрежение на смачкваме на опората, Най-често за опора се използува дърво и в този случай [σ]_см =3-4 МРа.

Приемаме D₈=140mm.
7.4. Проверка на стената на корпуса на натиск в най-застрашеното сечение

Дебелината на стената на летия корпус, δ₁ се избира от условието за тънколивкост на материала и се проверява на натиск в най-застрашеното сечение:

D₉ D₆ +2.δ₁ =55+2.10=75mm

[σ]_нат = 60Mpa- допустимо напрежение на натиск за материала на корпуса (табл.1.4).

7.5.Определяне на дебелината на фланеца δ₂

δ₂ се избира конструктивно

δ₂=(1,2-1,5) δ₁ =1,2.10 =12mm
8. Коефициент на полезно действие на крика

Коефициентът полезно действие (к. п. д.) на винтовият крик показва каква част от общата вложена работа се използва полезно, т. е. за повдигане на товара. Обшият к.п.д. може да се пресметне с израза:

където μ е коефициентът на триенето между материала на чашката и материала на винта;

d₂- среден диаметър на резбата на ходовия винт.

На фиг.4 е даден чертеж сборен на винтовия крик.

Фиг.4. Чертеж сборен на крик винтов.

Л И Т Е Р А Т У Р А
1.Арнаудов К.Б. и др., Машинни елементи, Техника, София, 1980.

2.Казанджиев В.М. и др., Ръководство за проектиране по Машинни елементи, ВИ, София, 1992.

3.Ненов П.П. и др.,Машинни елементи – курсово проектиране, Техника, София, 1981.

4.Христов Д. и др., Пресмятане и конструиране на машинни елементи, Техника, София, 1980.

Изтегляне 438 Kb.

Сподели с приятели: