Правильный расчет винтового домкрата

Расчет винтового домкрата

Введение

Расчет винтового домкрата является одной из первых расчетно-конструкторской работой студента. Расчет винтового домкрата в принципе предельно прост, и в процессе расчета студенту необходимо, только контролировать получаемые значения и сопоставлять их.

Очень важно в ходе выполнения расчета делать эскизы: на эскизах выполненных в масштабе видны расчетные ошибки. В расчете обязательно должны быть все рисунки с расчетными схемами, они позволяют получить полное представление о расчетных схемах.

Чертежи домкрата вычерчиваются после утверждения преподавателем расчета. Все чертежи вычерчиваются на стандартных форматах в масштабе 1:1 или 1:2 на одном листе формата А1 или двух формата А2. Очень удобно выбирать один масштаб для всех чертежей, но делать это не обязательно.

Обратите внимание

С начала надо выполнять чертеж общего вида, а затем всех деталей, кроме стандартных.

Расчет домкрата

Задание № 10.

Тип А;

Грузоподъемность, тон – 3,5;

Тип резьбы – трап;

Материал винта – Сталь 5;

Высота подъема, мм – 140.

1. Расчет винта на прочность

Материал винта Сталь 5, предел текучестиМПа.

Рассчитываем винт на сжатие а для грубого учета кручения принимаем расчетную нагрузку равной 1,25.

Напряжения

.

Откуда

.

Коэффициент запаса

.

Допускаемое напряжение сжатия

мПа.

Внутренний диаметр резьбы

мм.

2. Расчет винта на устойчивость

Принимаем коэффициент запаса устойчивости

.

Тогда критическая сила

н.

По формуле Эйлера

.

Коэффициент приведения

.

Расчетная длина винта

мм.

Момент инерции сечения винта (без учета резьбы)

.

Получаем из формулы Эйлера

м.

3. Назначение размеров винта

Принимаем резьбу упорную УП 28х5 по ГОСТ 10177-62

Параметры резьбы:

Наружный диаметр винта, мм;

Внутренний диаметр винта, мм;

Внутренний диаметр гайки, мм;

Средний диаметр рабочей поверхности, мм;

Шаг, мм.

Уголподъема резьбы

,

.

При таком угле подъема самоторможение обеспечено.

Диаметр головки винта и хвостовика

мм,

мм.

Приняты диаметры

мм,

мм.

Фаска на головке

мм.

4. Определение вращающих моментов

Момент резьбы (винтовой пары)

.

Принимаем коэффициент трения и угол трения (при латунной гайке)

,

.

Тогда

н∙м.

Момент трения под коронкой

.

Принимаем коэффициент трения между головкой винта и коронкой

.

Тогда

н∙м.

Вращающий момент на рукоятке

н∙м.

5. Проверка винта на совместное действия сжатия и кручения

Напряжение сжатия

мПа.

Напряжения кручения

мПа.

Приведенное напряжение

мПа.

Важно

Найденное напряжениене представляет опасности, так как оно нижепринятого в п. 1мПа.

6. Расчет рукоятки

Вращающий момент на рукоятки

,

где- сила рабочего иплечо рукоятки.

Примем

н.

Необходимое плечо

м,

что практически осуществимо.

Рукоятку можно рассматривать как консоль, защемленную в головке винта. Изгибающий момент в плоскости зацепления.

н∙м.

Напряжение изгиба

.

Отсюда необходимый диаметр рукоятки

.

Пологая, что в качестве рукоятки может быть применен прут из сравнительно мягкой стали, принимаем предел прочности

мПа.

Что соответствует Стали 2 при коэффициенте запаса прочности 1,1, которого здесь достаточно, допускаемое напряжение

мПа.

Диаметр рукоятки

м.

В соответствии с чем можно принять диаметр отверстия в головки винта

мм.

7. Проверка головки

Проверим основное сечение головки на сжатие

мПа.

Удельное давление под коронкой

мПа.

8. Расчет стенки и бурта гайки

Материал гайки латунь ЛМЦС 58-2-2.

Толщина стенки гайки определяется наружным диаметром.

Напряжение растяжения в стенке гайки

.

Откуда

.

Принимаем допускаемое напряжение растяжения

мПа.

Тогда

м.

Принимаем согласно ГОСТ 6636-69

мм.

Диаметр буртаопределяется из расчета на смятие. Обозначим черезразмер фаски в расточке корпуса. Напряжение смятия на опорной поверхности бурта

.

Откуда

.

Принимаем размер фаски

мм.

Допускаемое напряжение смятия

мПа.

Диаметр бурта

м.

Принято

мм.

Высоту буртаможно найти из расчета на срез и из расчета на изгиб.

Напряжения среза в бурте

.

Принимаем допускаемое напряжение среза

мПа.

И найдем

м.

Напряжения изгиба в бурте можно найти приближенно, рассматривая развернутый бурт как консоль.

Расстояние от середины опорной поверхности бурта до наружной поверхности гайки

м.

Момент, изгибающий бурт в плоскости зацепления

н∙м.

Напряжения изгиба

.

Приняв допускаемые напряжения изгиба

мПа.

Получаем

м.

Принято

мм.

9. Проверочный расчет резьбы гайки

Высоту гайкиследует назначить примерно отдо.

Принимаем

мм.

Округляем до

мм.

Число витков резьбы

.

Проверяем удельное давление на рабочей поверхности резьбы

.

Где ширина рабочей поверхности витка

мм.

Получаем

мПа.

Для стали по бронзе или латуни считается желательным удельное давление до 8 мПа, допускается до 13 мПа, так что найденное значение не слишком велико.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки.

,

где- толщина витка у основания

м.

Напряжения среза

мПа,

что вполне допустимо.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки

мПа,

что так же вполне допустимо.

10. Размер домкрата по высоте

Длина нарезки винта

мм.

Высота корпуса

,

где- суммарная высота головки болта и шайбы

Принимаем

мм.

Тогда

мм.

Принято

мм.

Таблица 1. Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69

*) Дополнительные размеры (Д.р.), приведенные в таблице, допускается применять в отдельных технически обоснованных случаях.

Таблица 2. Резьба трапециидальная по ГОСТ 9484-60

При выборе диаметров резьбы, следует предпочитать первый ряд второму, второй ряд третьему.

Расчет домкрата

Тип 1;

Грузоподъемность, тон – 3,2;

Тип резьбы – кв;

Материал винта – Сталь 4;

Высота подъема, мм – 140.

Рис.1-Общий вид домкрата.

1. Расчет винта на прочность

Материал винта Сталь 4, предел текучестиМПа.

Рассчитываем винт на сжатие а для грубого учета кручения принимаем расчетную нагрузку равной 1,25.

Напряжения

.

Откуда

.

Коэффициент запаса

.

Допускаемое напряжение сжатия

МПа.

Внутренний диаметр резьбы

мм.

2. Расчет винта на устойчивость

Принимаем коэффициент запаса устойчивости

.

Тогда критическая сила

Н.

По формуле Эйлера

.

Коэффициент приведения

.

Расчетная длина винта

мм.

Момент инерции сечения винта (без учета резьбы)

.

Получаем из формулы Эйлера

мм.

.

3
. Назначение размеров винта

Рис.2-Резьба квадратная.

Параметры резьбы:

Премем: мм.

Наружный диаметр винта, мм;

Внутренний диаметр винта, мм;

Внутренний диаметр гайки, мм;

Средний диаметр рабочей поверхности, мм;

Шаг, мм.

Уголподъема резьбы

,

.

При таком угле подъема самоторможение обеспечено.

Диаметр головки винта и хвостовика

мм,

мм.

Приняты диаметры

мм,

мм.

Фаска на головке

мм.

4. Определение вращающих моментов

Р
ис.3-Изображение направления моментов.

Момент резьбы (винтовой пары)

.

Принимаем коэффициент трения и угол трения (при латунной гайке)

,

.

Тогда

Н∙м.

Момент трения под коронкой

.

Принимаем коэффициент трения между головкой винта и коронкой

.

Тогда

Н∙м.

Вращающий момент на рукоятке

Н∙м.

Момент сил трения в шарикодшипнике

5. Проверка винта на совместное действия сжатия и кручения

Напряжение сжатия

МПа.

Напряжения кручения

МПа.

Приведенное напряжение

МПа.

Важно

Найденное напряжениене представляет опасности, так как оно нижепринятого в п. 1мПа.

6. Расчет рукоятки

Вращающий момент на рукоятки

,

где- сила рабочего иплечо рукоятки.

Примем

Н.

Необходимое плечо

м,

что практически осуществимо.

Рукоятку можно рассматривать как консоль, защемленную в головке винта. Изгибающий момент в плоскости зацепления.

Н∙м.

Напряжение изгиба

.

Отсюда необходимый диаметр рукоятки

.

Пологая, что в качестве рукоятки может быть применен прут из сравнительно мягкой стали, принимаем предел прочности

МПа.

Что соответствует Стали 2 при коэффициенте запаса прочности 1,1, которого здесь достаточно, допускаемое напряжение

МПа.

Диаметр рукоятки

м.

В соответствии с чем можно принять диаметр отверстия в головки винта

мм.

7. Проверка головки

Рис.4-Срез головки винта.

Проверим основное сечение головки на сжатие

МПа.

Удельное давление под коронкой

МПа.

8. Расчет стенки и бурта гайки

Рис.5-Срезы стенки и бурта гайки.

Материал гайки латунь ЛМЦС 58-2-2.

Толщина стенки гайки определяется наружным диаметром.

Напряжение растяжения в стенке гайки

.

Откуда

.

Принимаем допускаемое напряжение растяжения

МПа.

Тогда

м.

Принимаем согласно ГОСТ 6636-69

мм.

Диаметр буртаопределяется из расчета на смятие. Обозначим черезразмер фаски в расточке корпуса. Напряжение смятия на опорной поверхности бурта

.

Откуда

.

Принимаем размер фаски

мм.

Допускаемое напряжение смятия

МПа.

Диаметр бурта

м.

Принято

мм.

Высоту буртаможно найти из расчета на срез и из расчета на изгиб.

Напряжения среза в бурте

.

Принимаем допускаемое напряжение среза

МПа.

И найдем

м.

Напряжения изгиба в бурте можно найти приближенно, рассматривая развернутый бурт как консоль.

Расстояние от середины опорной поверхности бурта до наружной поверхности гайки

м.

Момент, изгибающий бурт в плоскости зацепления

Н∙м.

Напряжения изгиба

.

Приняв допускаемые напряжения изгиба

МПа.

Получаем

mm.

Принято

мм.

9. Проверочный расчет резьбы гайки

Рис.6-Изображение напряжения среза в основании витка гайки.

Высоту гайкиследует назначить примерно отдо.

Принимаем

мм.

Округляем до

мм.

Число витков резьбы

.

Округляем до

Нагрузка на один виток

Н.

Проверяем удельное давление на рабочей поверхности резьбы

МПа.

Получаем

Для стали по бронзе или латуни считается желательным удельное давление до 12 мПа, допускается до 15 мПа, так что найденное значение не слишком велико.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки.

,

где- толщина витка у основания

м.

Напряжения среза

МПа,

что вполне допустимо.

Проверяем напряжения среза в резьбе гайки

МПа,

что так же вполне допустимо.

10. Размер домкрата по высоте

Длина нарезки винта

мм.

Высота корпуса

,

где- суммарная высота головки болта и шайбы

Принимаем

мм.

Тогда

мм.

Принято

мм.

Высота головки винта

мм

11.Подбор шарикоподшипника

В соотвейтвием с заданой грузоподемностью 32000 Н принят шарикоподшипник упорный 8107 d=35 мм , D=52мм, H =12мм, допускаемая статическая нагрузка 37200 Н.

12

Источник: http://MirZnanii.com/a/193337/raschet-vintovogo-domkrata

Резьбовые соединения: Методическое пособие по самостоятельному выполнению студентами расчетно-графических работ, страница 3

Примечание:

Профили и основные размеры упорной и трапецеподобной резьбы приведены ниже:

5. РАСЧЕТ ВИНТОВОГО ДОМКРАТА

Рассчитать и спроектировать винтовой домкрат (рис. 5.1,а) по следующим данным:

грузоподъёмность, Н; – высота подъёма груза, мм; тип резьбы.

На рисунке 5.1,а изображены: 1 – корпус; 2 – гайка силовая; З – винт силовой; 4 – чашка; 5,7гвинт стопорный; 6 – рукоятка; 8 – шайба ограничительная.

Читайте также:  Чем качественно отличается сталь от чугуна?

Винтовые домкраты осуществляют подъём и опускание судовых меха­низмов (грузов) во время их проверки и в процессе монтажа.

Обычный винтовой домкрат имеет чашку 4, на которую устанавливают поднимаемый груз; корпус 1, ограничительную шайбу 8, которая ограничивает полное вывинчивание из гайки силового гвинта 3.

Для уменьшения сопротивления вращению винта, между головкой винта и чашкой может устанавливаться упорный подшипник. Гайка силовая 2 имеет отверстие для рукоятки.

Порядок расчёта следующий:

Совет

1.  Составляем конструктивную схему механизма и строим эпюры сил и моментов, которые действуют на винт, гайку и рукоятку (см. рис. 2.3).

Рис 2,3.

Распределение осевых и крутящих моментов по длине силового винта (эпюры осевых , и крутящихмоментов)

2.  Выбираем материалы винта (см. табл. 2.1) и гайки домкрата (см. табл. 2.2), и определяем допускаемые напряжения сжатия (см. формулу (2.3):, где        – предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1),

 – допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается.

Таблица 2,1.  Зависимость допускаемых напряжений от марки стали

Марка стали Пределы напряжений, МПа Рекомендуемые значения допускаемых напряжений, МПа
прочности текучести усталости
40 500 270 200 162 108 216
45 500 360 240 216 144 280
50 600 300 240 180 120 240
40Х 800 640 280 384 256 512
40ХН 820 650 360 429 286 455
65Г 736 432 331 285 190 302
40ХГ 981 785 441 518 345 550

Таблица 2,2.  Механические характеристики бронзы

Марки бронзы Пределы напряжений, МПа
прочности текучести усталости
БрОФ 10 -1 250 200
БрОФН 10 -1 -1 290 170
БрОЦС 6 – 6 – 3 200 90
БрОЦС 5 – 5 – 5 220 90
СЧ 20 360

3.  Принимаем конструкцию гайки сплошной (рис. 5.1).

4.  Определяем средний диаметр резьбы  (см.формулу 3.1):,

где – допускаемое рабочее давление в резьбе. Принимается для пары сталь-чугун МПа,  для пары сталь-бронза МПа. Коэффициент высоты гайки, принимается для сплошных гаек в пределах,  (- высота гайки) для разъёмных гаек -. Коэффициент высоты резьбы, принимается для трапециеподобных и прямоугольных резьб, для упорных резьб.

5.  По ГОСТ 9484-81, ТОСТ 24738-81, ТОСТ 10177-82 (см. дополнение) принимаем размеры резьбы:,,,, мм из условия, чтобы средний диаметр резьбы был больше расчётного.

6. Проверяем резьбу на самоторможение.

Удобство и безопасность эксплуатации домкратов требует, чтобы резьба силового винта удовлетворяла условию самоторможения, т.е. неравенству, где и  находим по формулам (2.1)и (2.2):

Тангенс угола подъёма средней линии развёртки резьбы:  ,(2.1).

где – шаг резьбы, – число заходов резьбы,- средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения:      ,      (2.2),

где- коэффициент трения резьбовой пары,

– – угол наклона рабочей стороны резьбы (– для метрической резьбы,– для трапециеподобных резьб,- для упорных резьб,- для прямоугольных резьб).

7. Проверяем винт на устойчивость (продольный изгиб).

Определяем гибкость, потерю устойчивости винта при сжатии, по формуле:     

 ,   (3.3)  где допускаемые напряжения сжатия винта, определяются формулой (2,3):, – предел текучести материала винта (стали по табл. 2,1),  – допускаемый коэффициент запаса прочности, принимается. – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений сжатия винта, который зависит от гибкости винта  – (см. табл 3.1):

Таблица 3.1 Значения коэффициентапродольного изгиба винта

Гибкость Сталь ЧугунАВЧ-1, АВЧ-2, АКЧ-1, СЧ 20 Дюралюминий Д16
Ст3, 4, 5, 20 Ст 35, 40, 45, 50 65Г, 40Х, 40ХН
1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
10 0,99 0,98 0,98 0,97 0,999
20 0,97 0,96 0,95 0,91 0,998
30 0,95 0,93 0,92 0,81 0,835
40 0,92 0,89 0,89 0,69 0,700
50 0,89 0,85 0,84 0,57 0,568
60 0,86 0,80 0,78 0,44 0,455
70 0,81 0,74 0,71 0,34 0,353
80 0,75 0,67 0,63 0,26 0,269
90 0,69 0,59 0,54 0,20 0,212
100 0,60 0,50 0,46 0,16 0,172
110 0,52 0,43 0,39 0,142
120 0,45 0,37 0,33 0,119
130 0,40 0,32 0,29 0,101
140 0,36 0,28 0,25 0,087
150 0,32 0,25 0,23 0,076
160 0,29 0,23 0,21
170 0,26 0,21 0,19
180 0,23 0,19 0,17
190 0,21 0,17 0,15
200 0,19 0,15 0,13
210 0,17 0,14 0,12
220 0,16 0,13 0,11

Полный список ВУЗов

Источник: https://vunivere.ru/work7574/page3

ПОИСК

Рис. 4.22. Схема для расчета винтового домкрата

Последовательность расчета винтового домкрата. Исходные данные грузоподъемность Р, высота подъема I. Резьба трапецеидальная, однозаходная.  [c.377]

Конструкция и расчет винтового домкрата средней мощности приведены в гл. IVB.  [c.553]

РИс. 62. Схемы к расчету винтового домкрата  [c.136]

Рассмотрим порядок расчета винтового домкрата с прямоугольной резьбой.  [c.117]

Пример расчета винтового домкрата (рекомендуется для второго курсового проекта).  [c.122]

Укажите последовательность расчета винтового домкрата, то же реечного и гидравлического.  [c.96]

Рассчитать винтовой домкрат (см. рис. 5.49) грузоподъемностью Q. В результате расчета определить а) размеры резьбы винта б) высоту гайки Я в) наружный диаметр гайки D г) диаметр бурта гайки и его высоту а д) длину L и диаметр dp рукоятки е) к. п. д. винтовой пары и общий к. п. д. домкрата.  [c.100]

Расчет винтового Грузовые винты, применяемые для подъема гру-домкрата используют В конструкции домкрата, где  [c.138]

Расчет грузового винта и гайки с квадратной резьбой рассмотрим на примере винтового домкрата (рис, 24).  [c.139]

Обратите внимание

Расчет передачи винт-гайка рассмотрим на примере расчета винта и гайки винтового домкрата (рис. 98).  [c.230]

Рассмотрим конструкцию и расчет винтового переносного домкрата (рис. 86).  [c.117]

Приведенный выше дифференциальный метод применяют, например, при расчетах клинового соединения, винтового домкрата и др. При расчете зубчатых передач широко используют возможности этого метода для получения наиболее точных результатов расчета.  [c.29]

Грузовые винты и особенности их расчета рассмотрим на примере винтового домкрата (рис. 62) грузоподъемностью Q = 10 г. с высотой подъема L = 500 мм.  [c.79]

Расчет винтовых и реечных домкратов сводится к определению геометрических размеров деталей и их элементов по заданной гру-  [c.93]

Расчет винтовых и реечных домкратов сводится к определению геометрических размеров деталей и их элементов по заданной грузоподъемности и усилию рабочего на рукоятке. Элементы деталей проверяются на прочность по допускаемым напряжениям.  [c.96]

Рассчитать винт и гайку клинового домкрата (р грузоподъемностью Q. В результате расчета определить метр винта, имеющего трапецеидальную резьбу б) высоту гайки в) длину рукоятки к. п. д. винтовой пары, винтового механизма и домкрата п целом. Усилие рабочего на  [c.101]

Расчет винта и гайки можно показать на примере винтовых пар, применяемых в грузовых домкратах. На рис. 28.12, а показан привод механизированного домкрата.

Важно

Основными частями такого домкрата являются 1 — грузовой винт 2 — гайка грузового винта 3 — ведущий вал 4 — ведущее зубчатое колесо 5 —чашка 6 — ведомое зубчатое колесо 7 — корпус 8 — дистанционное управление 9 — предохранительная шайба.  [c.479]

ВИНТОВ общего назначения. Кроме расчета резьбы винтовой пары на износостойкость по давлению [см. формулы (9.4)] винты, нагруженные существенными осевыми силами (например, винты домкратов), проверяют на прочность и устойчивость.  [c.162]

Особенности расчета резьбы винтовых механизмов. Винтовые механизмы обеспечивают преобразование вращательного движения в поступательное (домкраты, толкатели, винтовые прессы, ходовые винты токарно-винторезных станков и др.).  [c.532]

При работе домкрата между головкой винта и чашкой возникает трение. Для уменьшения потерь по кольцевой поверхности уменьшают радиус опорной поверхности чашки либо устанавливают упорный подшипник (рис. 9.2, д). Полное вывинчивание винта из гайки ограничивается торцовой шайбой.

Стопорение гайки в корпусе от проворачивания моментом трения винтовой пары осуществляется стопорным винтом. Высота корпуса домкрата принимается с таким расчетом, чтобы полностью опущенный винт не упирался в основание домкрата либо в фундамент. Конструкция пресса приведена на рис. 9.3.

[c.237]

Основным критерием работоспособности винтового домкрата является износостойкость резьбы, поэтому расчет ее производится по допускаемому давлению, назначаемому из условий невы-давливания смазки и в зависимости от материалов винтовой пары. Винт должен быть проверен на устойчивость. Усилие Р, не-  [c.365]

Процесс соединения труб сводится к следующему. От торцов соединяемых труб отмеряют половину длины муфты и отмечают ее будущее псхпожение на стыке. На конец трубы надевают муфту, при этом край ее должен располагаться на расстоянии половины ее длины от края трубы.

Одно резиновое кольцо надвигают по трубе к торцу муфты, а второе надевают на край второй трубы. Затем на трубе укрепляют домкрат с таким расчетом, чтобы можно было захватить им муфту и натянуть ее на стык.

Совет

Натягивание муфты домкратом производят одновременным поворотом даух винтов (при винтовом домкрате) или усилием, прилагаемым к его рычагу (при рычажном домкрате).  [c.207]

Источник: https://mash-xxl.info/info/554144/

Расчет винтового домкрата: применяемые формулы

Главная » Новости

Опубликовано: 04.09.2018

Этот механизм был придуман инженерами для подъема грузов любой массы. Подъемные механизмы такого типа подразделяются на:

передвижные; переносные.

Винтовой домкрат отличается мобильностью и компактностью, однако может поднять массу груза до 50 тонн.

Главными преимуществами домкрата являются его компактность и мобильность. Конструкция домкрата намного превосходит компактность лебедок и других подъемных механизмов. Кроме того, домкрат можно установить прямо под грузом, поэтому для подъема изделия не требуется применение каких-либо дополнительных устройств.

Такие отличные свойства позволили применять домкрат в строительной промышленности и тогда, когда необходимо выполнить монтажные работы. Каждый автолюбитель обязательно имеет в своем багажнике такой механизм. Можно сделать домкрат и своими руками , но для этого необходимо выполнить расчет винтового домкрата.

Читайте также:  Как произвести ремонт электродрели своими руками?

Как устроен винтовой механизм?

Конструкция такого устройства имеет в своем составе:

Устройство винтового домкрата.

корпус; бронзовую гайку; винт, имеющий прямоугольную резьбу (иногда ее делают трапецеидальной); грузовые головки; трещотку.

Колесо, оборудованное собачкой, наделенное зубьями и закрепленное на выделенном квадрате оси вала, называется трещоткой.

Согласно направлению винта такая собачка имеет возможность поворачиваться на валу, занимая крайнее положение. От проворачивания ее держит стопор с закрепленной на нем пружиной.

Подобный домкрат относится к группе самотормозящихся механизмов. Для такой передачи характерен небольшой подъемный угол винта, обозначается буквой «к». Его значение всегда меньше величины угла трения, обозначается — «р».

Надо сказать, что данный угол считается отрицательным свойством этого вида передачи. КПД механизма не достигает 0,5.

При этом винтовой домкрат способен поднять груз массой в 50 тонн на высоту около 35 см. Когда масса превышает 20 тонн, необходимо к рукоятке приложить гораздо большее усилие.

В связи с этим трещотку приходится менять более мощной червячной передачей. Домкрат оснащают машинным приводом.

Основные применяемые формулы

Общий расчет домкрата делается по определенной формуле: P=Q*z*tg(a+p)/R+n, где:

Схема винтового домкрата.

Р — усилие, которое прикладывается к рукоятке, когда винт вращается руками; Q — прикладываемое усилие; R — размер рукоятки; n — КПД.

Огромным плюсом винтового домкрата считается возможность самоторможения. Груз не сможет опуститься, пока не начнется вращение винта.

Усилие «Q», которое способен развить домкрат, зависит от нагрузки «Р», которую требуется придать рычагу. Математически такой расчет выглядит следующим образом: Q=P*(2R*L/t)*n, где:

Q — усилие, которое развивает домкрат; Р — давление на рукоятке; L- размер рычага; t — резьбовой шаг; n — КПД.

КПД рассчитывается по следующей формуле: n=tga/(tg(a+p)), где:

а — угол подъема, на который имеет возможность нарезаться резьба; р — величина угла трения;

При движении винта вверх работа домкрата осуществляется на сжатие, зависящее от массы груза, от того какая появляется сила трения.

Обратите внимание

Возникающее сжимающее напряжение, когда имеет место мощная осевая нагрузка, можно рассчитать по следующей формуле: Oсж=Q/(R*d/4), где:

Q — масса груза; d — внутренний диаметр оси.

Для проведения вычислений скручивающего напряжения, которое образует крутящий момент, применяется выражение: Lкр=Mкр/Wкр, где:

Wкр — момент, противостоящий кручению; Wкр=(Rd/16)=0,2*d.

Грузоподъемность винтового домкрата рассчитывается по формуле.

Чтобы рассчитать крутящий момент, делают следующие вычисления: Mкр=Q*tg(a+p)*(dср/2), где dср — средний диаметр оси.

Эквивалентное напряжение, появляющееся в оси, находится по формуле: Q=(2Qсж+3n)/2.

Резьба винта, грузовых домкратов равна a=4. Величина угла трения такова: p=6. Средний диаметр — LLd.

Когда проведенные преобразования заканчиваются, уравнение приобретает следующий вид: Qсж=1,25Q/((Rd/4)*f), где f- коэффициент наклона (выбирается по таблице согласно гибкости винта).

Расчет домкрата проводится лишь на сжатие. Главным фактором является масса груза «Q». Расчетный коэффициент скручивания берется равным — 1,25.

Когда появляется необходимость рассчитать внешний диаметр винта, применяется конкретная формула: d=d1+2a, где:

a — толщина резьбы (она в большинстве случаев рассчитывается так: a = t/4); t — резьбовой шаг.

Ориентировочно: d=1,2-1,25*d1.

Удельное давление одного витка равно: q=Q/F1=Q/(R/4(d2-d1)z (Н/мм), где:

F1 — площадь касания гайки с винтом; z — количество витков, которые имеет гаечная резьба.

Самодельные винтовые домкраты делаются из стяжных винтов и гаек.

Количество витков рассчитывается по математической формуле: z=Q/(R/4(d1-d2)q.

Прочность витков от срезающего воздействия на гайку вычисляется следующим образом: Q/Rd1*b*z, где:

b — ширина резьбового витка; b=t/2 мм.

Количество витков «z» рассчитывается с использованием обеих формул. В последующем расчете выбирается самое большое число.

Важно

Толщина гайки равна: H=zt (t — шаг резьбы).

Чтобы рассчитать габариты винта, отталкиваясь от прочности, нужно знать максимальную высоту подъема.

Очень важно учесть в данном случае коэффициент устойчивости — f.

Проверить устойчивость винта можно по формуле: Oсж=Q/f*F1, где F1 — площадь сечения.

Когда делается расчет гибкости винта, требуется нужную длину считать двойной, относительно выдвинутой части.

Операции использования винтовых домкратов и их разновидностей требует выполнения определенных правил. То есть установка домкрата должна делаться строго под центром груза. Это связано с тем, что винт домкрата работает на сжатие. Поэтому, если будет выполнена неправильная установка, он начнет сгибаться.

Нельзя делать более длинной рукоятку домкрата, так как большая сила приложения может сломать винт. Его поперечное сечение не выдержит.

Гидравлические домкраты

КПД винтового домкрата равна 0,3-0,4, грузоподъемность до 50т., высота подъема груза может составлять 0,4-0,6 м.

В отличие от винтового гидравлический домкрат работает на специальной жидкости. Принцип функционирования гидравлического домкрата заложен в работу приводного насоса.

Гидравлика и ее законы положены в основу такой работы. Насосом создается определенное давление гидравлической жидкости, которое двигает плунжер. В результате груз начинает подниматься.

Затем жидкость уходит в емкость насоса, происходит опускание груза.

Положительные качества:

Совет

большая грузоподъемность; минимальные трудозатраты; большой КПД; мягкий ход; жесткая конструкция; компактность.

Отрицательные свойства:

слишком высоко поднимают детали; нельзя настроить высоту опускания; часто ломаются, ремонт очень сложен и дорог.

Грузоподъемность гидравлического домкрата достигает 200 т. Домкраты подразделяются на несколько видов:

бутылочные (одноштоковые и телескопические); подкатные; ромбовые; двухуровневые; зацепные.

Да, все сложно и просто одновременно. Запутаться можно. Однако уделите минимум времени, включите логику, и проблем с расчетом домкрата не будет. Удачи!

Источник: http://aviashina.com/post/2018/2011616022-raschet-vintovogo-domkrata-primenyaemye-formuly.html

Анализ домкратов и программный расчет основных параметров – научное обозрение. технические науки (научный журнал)

1Николаева Н.Д. 1 Мушкин О.В. 1 Труханов В.М. 11 Волгоградский государственный технический университетПроведен анализ различных видов домкратов, их классификация, особенности, преимущества и недостатки, а также области применения. Для расчетов взят винтовой домкрат грузоподъемностью до пятнадцати тонн, который используется для вывешивания и горизонтирования платформы.

Для определения основных параметров винтовой пары используются метод расчета ходовых винтов, метод расчета грузовых винтов и метод расчета проектной надежности механических узлов и металлоконструкций.

Произведен расчет ходовых винтов: на прочность, расчет на износостойкость, выполнен расчет грузовых винтов: на совместное сжатие и кручение, на устойчивость и расчет надежности основных частей домкрата. Выполненные расчеты охватывают огромный спектр параметров, которые необходимы при создании и проектировании наиболее ответственных и дорогостоящих установок.

Учтены все усилия и нагрузки на домкраты, выбраны материалы для главных частей (винта и гайки), которые не доставляют больших расходов для их создания и выполняют все ответственные функции. Данные расчеты автоматизированы, спроектированы для удобного пользования инженера.1 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. – Т. 2. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.

: Машиностроение, 1980. – 559 с.: ил.2 Труханов В.М. Методы обеспечения надежности изделий машиностроения. – М.: Машиностроение, 1995. – 304 с.3 Труханов В.М. Надежность сложных технических систем типа подвижных установок на этапах производства и эксплуатации. – М.: Машиностроение, 2005. – 444 с.4 Труханов В.М. Надежность технических систем. – М.: Машиностроение, 2008. – 592 с.

5 Труханов В.М. Справочник по надежности специальных подвижных установок. – М.: Машиностроение, 1997. – 200 с.: ил.ANALYSIS OF JACKS AND SOFTWARE CALCULATION OF THE MAIN PARAMETERSNikolaeva N.D. 1 Mushkin O.V. 1 Trukhanov V.M.

11 Volgograd State Technical UniversityThe analysis of various types of jacks, their classification, features, advantages and disadvantages, and application areas. For calculations taken screw Jack with lifting capacity up to 15 tons, used for hanging and leveling of the platform.

To determine the main parameters of spiral pairs are used, the method of calculation of lead screw, the method of calculation of freight screws and method of calculation of design reliability of mechanical components and metal structures.

Обратите внимание

The calculation of lead screw: for strength, durability calculation, the calculation of truck screws: in joint compression and torsion, stability and reliability calculation the main parts of the Jack. The calculations cover a huge range of settings that are required when creating and designing the most responsible and expensive installations.

Taking into account all the effort and load on the jacks, the selected materials for the main parts (screws and nuts) that do not cause high costs to create them and perform all the important functions. These calculations are automated and designed for ease of use the engineer.

Ещё совсем недавно основными инструментами инженера были калькулятор и чертёжная доска. Расчёты занимали немало рабочего времени. Например, большинство инженерных расчётов проводятся в нескольких приближениях, т.е. один и тот же алгоритм вычислений повторяется несколько раз, но каждый раз с новыми, уточнёнными данными. Инженер вынужден был повторять на калькуляторе вычислительные операции каждого приближения снова и снова.

Задачи работы:

1. Изучение типов домкратов и выбор наиболее оптимального для вывешивания платформы до 60 тонн.

2. Разработка расчета надежности винтового домкрата.

3. Разработка расчета на прочность, износостойкость, устойчивость.

4. Разработка программы расчета винтовых домкратов.

Для данной работы был выполнен анализ следующих видов домкратов:

– домкрат винтовой;

– домкрат винтовой ромбовый;

– домкрат реечный;

– домкрат гидравлический;

– домкрат бутылочный;

– домкрат подкатной;

– домкрат пневматический [3].

Методы и средства решения задач.

Для расчетов взят винтовой домкрат грузоподъемностью до 15 тонн (рисунок 1), который используется для вывешивания и горизонтирования платформы.

Потому что для вывешивания и горизонтирования платформы весом до 60 тонн используют именно винтовые домкраты, которые легко транспортируются в передвижных механизмах, занимают мало места и не мешают проходимости машин с подобными платформами.

При нахождении устройства в загрязненных условиях данный домкрат не изменит своих параметров и будут выполнять необходимые функции в течение длительного срока.

Рис. 1. Винтовой домкрат

Читайте также:  Степлер - необходимый инструмент

В работе были произведены расчет ходовых винтов, расчет грузовых винтов и расчет проектной надежности механических узлов и металлоконструкций. Важным уровнем расчета винтового домкрата является расчет прочности винта [1].

Угол подъема винтовой линии резьбы:

tgβ

где S – ход винтовой линии, мм;

d2 – средний диаметр, мм.

или β = 16°29´.

Угол трения ρ при коэффициенте трения f = 0,14; tgρ = 0,12 или ρ = 17°.

β < ρ, следовательно, у домкрата удовлетворяется свойство самоторможения.

КПД передачи:

Допускаемое напряжение в материале винта, МПа:

,

где σТ – предел текучести материала винта, МПа.

Расчетная площадь сечения винта, м2:

,

где d1 – внутренний диаметр, м.

Приведенное напряжение винта, МПа:

,

где Q – тяговое усилие, Н;

F – расчетная площадь сечения винта, м2;

S – ход винтовой линии, м;

η – КПД передачи;

d1 – внутренний диаметр, м.

Допускаемое напряжение на растяжение для стали 35 при термообработке нормализация [σр]=180МПа. Винт удовлетворяет условию на прочность:

σпр ≤ [σр].

Коэффициент запаса устойчивости винта [5]:

Для решения задачи по разработке программы расчета винтовых домкратов использовалась среда программирования Delphi. При помощи нее создана программа, выполняющая необходимые для расчета прочности и надежности винтовых домкратов действия.

Важно

Общий вид и одна из вкладок программы показана на рисунке 2. На данной вкладке имеются условия, которые могут выполнятся или нет, в зависимости от рассчитанных выше параметров. Поэтому появляются зеленые надписи рядом с каждым условием.

На второй вкладке показаны рассчитанные параметры в серых полях и вводимый параметр в белом поле. Для наглядности рассмотрим код программы, реализующей расчет параметра «Приведенное напряжение винта» винтового домкрата.

y1:=StrToFloat(edt1.Text); \ Записываем в переменную значение из поля

result2:=StrToFloat(edt13.Text);

y:=StrToFloat(edt5.Text);

result5:=StrToFloat(edt11.Text);

x2:=StrToFloat(edt4.Text);

result6:=y1/result2*sqrt(1+1.6*sqr(y/(result5*x2))); \ Считаем по формуле

edt14.Text:=FloatToStr(result6); \ Записываем в поле число из переменной [2]

Рис. 2. Вторая вкладка программы «Прочность винта»

Новизной является разработка программы расчета прочности, устойчивости, износостойкости и надежности винтового домкрата, и упрощение работы инженера при проектировании системы вывешивания и горизонтирования платформ различного веса. Для использования необходимы только исходные данные: тяговое усилие, наружный, средний и внутренний диаметры винта, ход винтовой линии, число заходов резьбы, длина гайки, предел текучести, форму резьбы и материалы винта и гайки.

Выполнив данную работу, можно сделать выводы о том, что выполненные расчеты охватывают огромный спектр параметров, которые необходимы при создании и проектировании наиболее ответственных и дорогостоящих установок. Учтены все усилия и нагрузки на домкраты, выбраны материалы для главных частей (винта и гайки), которые не доставляют больших расходов для их создания и выполняют все ответственные функции [4].

Созданная программа в среде Delphi 7 позволяет упростить задачу будущему инженеру и инженеру с огромным опытом и знаниями. Она не требует специальных навыков в программировании, необходимы только справочные данные и характеристики выбранного домкрата, которые просто вводятся в свободные поля, и нажимается кнопка для расчета.

Библиографическая ссылка

Николаева Н.Д., Мушкин О.В., Труханов В.М. АНАЛИЗ ДОМКРАТОВ И ПРОГРАММНЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ // Научное обозрение. Технические науки. – 2016. – № 3. – С. 75-77;
URL: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id=1091 (дата обращения: 08.03.2019).

Источник: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id=1091

Проектирование винтового домкрата

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование винтового домкрата

Содержание

Введение

Выбор типа резьбы

Выбор материала

Условие самоторможения

Проверка винта на устойчивость

Выбор конструкции пяты. Выбираем сферическую пяту

Расчет прочности винта

Определение размеров гайки

Расчет рукоятки

Расчет параметров передачи

Введение

В данной работе предоставлен винтовой домкрат, который используется на монтаже для подъема тяжелых конструкций на небольшую высоту.

Винтовой домкрат состоит из: винта, гайки, корпуса, прижима (пяты), основания и маховика.

С помощью маховика винт приводится в движение, то есть начинает вращаться вокруг своей оси. Вращательное движение винта превращается в поступательное при помощи гайки, установленной в корпусе. Вследствие чего создается необходимое рабочее усилие (прижим детали или ее высвобождение).

Выбор типа резьбы

Так как винт будет испытывать большую одностороннюю нагрузку, то целесообразней будет выбор упорной резьбы.

Этот выбор объясняется тем, что площадь рабочей поверхности резьбы меньше, чем у трапециедальной, т.е. будет требоваться меньшее усилие на преодоление трения между гайкой и болтом.

Выбор материала

Стальной винт – 50

Бронзовая гайка – БрО10Ф1

Расчет на износостойкость.

Давление в витках резьбы [q] = 10 – 15 мПа.

Что бы ограничить износ, ограничиваем давление в витках резьбы.

,

Где A – площадь витков резьбы, Qмаксимальное усилие на винт.

,

где

– коэффициент высоты рабочего профиля,

(для упорной резьбы);

– коэффициент высоты гайки.

= 1.2 – 2.5

Принимаем = 2

Условие самоторможения

Для обеспечения самоторможения механизма должно выполняться условие:

,

где – приведенный угол трения;

– угол подъема винтовой линии;

k – коэффициент запаса самоторможения: для самотормозящихся механизмов k  1,3.

Угол подъема винтовой линии зависит от геометрии резьбы:

где – шаг резьбы;

= 1 – число заходов резьбы;

– средний диаметр резьбы.

,

,

Приведенный угол трения :

где – коэффициент трения, зависящий от шероховатостей рабочих поверхностей витков и материала гайки.

=0.08.

– угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта: для упорной резьбы – =3

Проверка числа витков гайки: (6 – 12)

Резьба с шагом 2:

Резьба с шагом 3:

Резьба с шагом 5:

Резьба с шагом 8:

Следовательно:

,

,

Среди представленных резьб лучше всего подходит резьба S 22Х3, хотя у нее большое число витков гайки, но в расчетах принято заниженное давление в витках резьбы.

Проверка винта на устойчивость

Максимальная длина сжимаемого винта, мм:

, , ,

Приведенная длина:

где = 2 – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта;

Гибкость винта определяется по формуле:

Для винтов при>100 из рекомендованных марок сталей можно найти по формуле:

МПа

Условие устойчивости винта не выполняется.

Проверка числа витков гайки:

(6 – 12)

Резьба с шагом 4:

Резьба с шагом 5:

Резьба с шагом 8:

Резьба с шагом 3:

Условие самоторможения.

Для обеспечения самоторможения механизма должно выполняться условие:

,

где – приведенный угол трения;

– угол подъема винтовой линии;

k – коэффициент запаса самоторможения: для самотормозящихся механизмов k  1,3.

Угол подъема винтовой линии зависит от геометрии резьбы:

где – шаг резьбы;

= 1 – число заходов резьбы;

– средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения :

где – коэффициент трения, зависящий от шероховатостей рабочих поверхностей витков и материала гайки.

=0.08-0.1

– угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта: для упорной резьбы – =3

Следовательно:

Выбор конструкции пяты. Выбираем сферическую пяту

Сферическая пята обеспечивает меньший момент трения за счет значительно меньшей площади трения. Рабочая поверхность пяты и подпятника должны иметь твердость HRC 40-56. Радиус сферы R находится из условия контактной прочности рабочих поверхностей:

где – приведенный модуль продольной упругости, для стальных деталей = 2,1105 МПа; допускаемое контактное напряжение

,

где – предел контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов;

– коэффициент долговечности: для рассматриваемых деталей, отличающихся небольшим числом циклов нагружения за весь срок службы = 2,5; – коэффициент запаса контактной прочности.

Величина зависит от твердости менее твердой поверхности: в случае объемной закалки деталей (HRC 40-56):

(МПа), =1,2;

таким образом, допускаемое контактное напряжение равно:

мПа;

мм

Принимаем R = 64 мм.

Совет

Диаметр круговой площадки контакта, получающийся в результате деформации сжимаемых тел определяется по формуле:

мм

Момент трения в сферической пяте:

Н*мм

Расчет прочности винта

Проверка на прочность винта выполняется по условию прочности на одновременное действие сжатия и кручения:

Момент трения в резьбе:

Н/мм

,

Где

;

где – осевое усилие, действующее на винт;

[] = 140 кгс/мм

A1 – площадь поперечного сечения винта;

Mкр – момент, скручивающий винт;

Wp1 – полярный момент сопротивления поперечного сечения винта;

dmin – диаметр опасного сечения винта. В качестве опасного сечения принимают сечение, нагруженное осевой силой Q и максимальным крутящим моментом и при этом имеющий минимальный диаметр.

,

[]

Следовательно, условие прочности винта выполняется.

Определение размеров гайки

Высота гайки равна:

мм.

мм

принимаем 3.

Наружный диаметр гайки :

где – осевое усилие, действующее на винт;

– коэффициент, учитывающий напряжения от скручивания, = 1,25…1,3;

dнаружный диаметр резьбы;

– допускаемое напряжение; для бронзы и чугуна можно принять = 60…70 МПа.

мм.

Принимаем = 38 мм.

Фаска =2мм, =1.6мм. Радиус закрепления =1мм

Расчет буртика:

мПа

Диаметр буртика

мм

где – допускаемое напряжение смятия; для бронзы можно принять = 70 МПа.

Принимаем мм.

Высота буртика гайки определяется по формуле:

мм.

Принимаем высоту буртика равной 5 мм. Условие буртика на срез:

, – выполняется.

Для удержания гайки от проворачивания устанавливаем стопорный винт с потайной головкой. (d = 5). ГОСТ 1478-93.

Расчет рукоятки

Необходимая длина рукоятки:

где – момент создаваемый рабочим для преодоления моментов трения в резьбе и на пяте ; – для кратковременной работы =300 Н. Момент трения в резьбе определяется по формуле:

Нмм

Нмм ,мм

Конструктивная длина рукоятки принимается с учетом ширины ладони рабочего и диаметра головки винта, после чего округляется до ближайшего большего стандартного значения:

Принимаем конструктивную длину рукоятки равную 160 мм.

Диаметр рукоятки находится из условия ее прочности на изгиб:

Рукоятка изготавливается из недорогих сталей, например Ст3, Ст4, Ст5. Допускаемое напряжение на изгиб для Ст3 можно принять = 85 МПа.

мм.

Расчет параметров передачи

КПД винтового механизма, учитывающий суммарные потери в винтовой паре и на пяте, определяется по формуле:

Передаточное число передачи “винт-гайка”:

Источник: https://doc4web.ru/promishlennost-proizvodstvo/proektirovanie-vintovogo-domkrata.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector