Разработка опорных узлов винтового механизма

Разработка кольцевой пяты.

В качестве опорного узла домкрата используется кольцевая пята (рис.5)

Рис.5 эскиз пяты.

Определим основные размеры опорного узла:

Выбранные размеры округлены до стандартных согласно ГОСТ 6636-69.

Материал пяты: чугун (СЧ15).

Подсчитаем момент торцевого трения:

, где f=0,15..0,18-коэффициент трения в пяте,

Принимаем f=0,15.

Пята изготавливается путем отливки

где L, B, H – габаритные размеры отливки (соответственно длина, ширина, высота), мм;

примем равной 5мм

, r примем равным 3мм

Конструйрование и проверочный расчет элементов втулки

Расчет втулки (рис.6) аналогичен расчету гайки в силу схожести конструкций.

Материал втулки – сталь 20

=45МПа, =95МПа, =95МПа, =175МПа.

При выборе допускаемых напряжений учитывался знакопеременный характер нагрузки. Термообработка – нормализация.

Рис.6 Эскиз втулки.

Проверим втулку на растяжение:

Т.к. втулка изготавливается путем отливки, необходимо выполнение условие

Dвт = Dг +18 мм,

Dвт принимаем 72мм

Буртик втулка проверим на срез и изгиб. В качестве нагрузки на буртик берется расчетная нагрузка на винтовую пару. Торцовая поверхность втулки имеет форму кольца и проверяются на смятие.

На смятие:

принимаем 82мм

На изгиб:

На срез:

Из расчета на изгиб и срез принимаем: =15мм

Расчет сварных швов соединения втулки и верхнего диска

Материал втулки диска сталь 20 ( = 140 МПа), т.к. она хорошо сваривается.

Тип технологического процесса сварки: ручная дуговая.

Определим катет:

Примем К равным 3мм

Конструирование и расчет ограничительного устройства

Болт (рис.7) проверяется на растяжение

где Fр – расчетная нагрузка на болт, Ккр – коэффициент кручения, – допускаемое напряжение материала болта.

Рис.7 эскиз ограничительного устройства(болта)

Расчетная нагрузка на болт Fр определяется по формуле

Fр = Fзат + c·F,

где Fзат – усилие затяжки, c – коэффициент внешней нагрузки, F – внешняя нагрузка.

Усилие затяжки Fзат определяется как

Fзат = Кзат·F,

здесь Кзат – коэффициент затяжки; по условию нераскрытия стыка при постоянной нагрузке Кзат = 1,25..2. Примем Кзат = 1,25.

Расчеты и испытания конструкций показывают, что коэффициент внешней нагрузки c невелик и не превышает обычно 0,2..0,3. Примем c = 0,2.

Максимальную нагрузку болтовое соединение испытывает, когда винт находится в крайнем верхнем положении и к рукоятке приложено расчетное усилие. Внешняя нагрузка F равна заданной Fв.

Коэффициент кручения Ккр учитывает кручение в соединение, для метрической резьбы Ккр = 1,3.

Допускаемое напряжение материала болта определим по формуле

где S - запас прочности; затяжка не контролируется – запас прочности S = 3..5. Примем S = 3.

Предел текучести определяем табличным методом: = 360 МПа.

Произведем вычисления: Кзат = 1,25; F = Fв = 38 кН;

Fзат = Кзат·F = 1,25·38 кН = 47,5 кН;

c = 0,2

Fр= Fзат + c·F =47,5 кН + 0,2·38 кН = 55,1кН;

Принимаем d3=16мм.

Расчет ножен на прочность и устойчивость

Каждая ножна нагружена изгибающим M и крутящим T моментами, сжимающей F и срезающей F’ силами (рис.8)

Продольная сила F является результатом распределения усилия FВ по ножнам:

F = FВ / 3.

Рис.8 схема нагружения ножны

,T=Трез-Тт=100000Нм

Эскиз ножны

Обозначим dнож1 = dнож2 = dнож1,2.

Расчетные формулы:

Допускаемые напряжения определяем табличным методом, принимая во внимание знакопеременность нагрузки при изгибе, кручении и срезе, и при сжатии нагрузка пульсирующая.

Материал ножен сталь 20.

Зададимся значениями: hнож = 200мм, D=160мм

Допускаемые напряжения:

=45МПа, =95МПа, =95МПа, =115МПа