Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти та науки України
Національний університет харчових технологій
Кафедра технічної механіки
та пакувальної техніки
Розрахунково-графічна робота з дисципліни
„Деталі машин” на тему:
„Розрахунок і проектування вантажно-гвинтових пристроїв”
Виконав:
студент гр. М-III-2
Бірюк О.В.
Керівник:
викладач
Доц. Масло М.А.
Київ 2005
Зміст пояснювальної записки:
1.Введення.
2.Короткий опис вантажного пристрою.
3.Розрахунок та проектування вантажних гвинтів.
4. Розрахунок та проектування вантажних гайок.
5. Розрахунок та проектування рукояток.
6.Визначення коефіцієнта корисної дії вантажно-гвинтового пристрою.
7.Список використаної літератури.
1.ВВЕДЕННЯ.
Розрахунок і проектування вантажно-гвинтових пристроїв є самостійною роботою, що підготовлює студентів до інженерної розробки складних одиниць і загальних видів виробів, що базується на знаннях відповідних розділів з навчальних курсів опору матеріалів, теоретичної механіки та інженерної графіки. Роботу виконують після вивчення теоретичної теми "Роз’ємні з’єднання деталей " для практичного закріплення цієї теми.
Мета даної розрахунково-графічної роботи:
- ознайомитися з конструкцією вантажно-гвинтового пристрою (домкратом монтажним);
- опанувати методику складання розрахункових схем деталей гвинтових пристроїв, інженерні методи розрахунку і методику їх проектування на прикладі простих машинобудівних конструкцій, до яких належать вантажно-гвинтові пристрої.
основні вихідні дані:
а) осьове навантаження на гвинт;
б) довжина переміщення гвинта (переміщення гайки);
в) профіль нарізки різьби ;
г) вид конструкції вантажно-гвинтового пристрою;
Домкрат монтажний
Складові частини домкрату монтажного:
1.Чашка.
2.Рукоятка.
3.Вантажний гвинт.
4.Гайка.
5.Стопорний гвинт.
6.Корпус.
Всі складові частини домкрату стальні,( окрім корпусу та гайки; корпус виготовлено з чавуну, гайку виготовлено з бронзи ).
Вихідні дані для розрахунку:
Технічне завдання№1 (домкрат монтажний)
Числові дані: варіант№5
Осьове навантаження на гвинт: F = 2(H);
Переміщення гвинта: 600 (мм);
Профіль різьби: трапецієвидний;
У великій різноманітності конструкцій вантажних гвинтових пристроїв є типові деталі, розрахунок яких аналогічний. Розрізняють такі групи типових деталей: вантажні гвинти, вантажні гайки, рукоятки, чашки, стопорні гвинти, опори і лапи, деталі сполучень, корпусні деталі.
Матеріали вантажних гвинтів:
Вантажні гвинти виготовляють з матеріалу, який добре обробляється і має достатню твердість для підвищення стійкості проти зношення.
У ручних вантажно-гвинтових пристроях вантажні гвинти здебільшого виготовляють із сталей марок: Ст 5, Ст 3, Сталь 45, Сталь 50.
При виконанні розрахунку вантажного гвинта необхідно знати величину і точку прикладання навантаження, діючого на гвинт. Для чіткості уяви про характер навантаження гвинта, місцезнаходження небезпечних перерізів, а також для перевірочного розрахунку гвинта необхідно побудувати епюри навантаження гвинта.
На малюнку накреслимо епюри поздовжніх сил і крутних моментів по довжині гвинта для домкрата монтажного.
Побудова епюр поздовжніх сил та крутних моментів, які діють на гвинт.
Розглянемо побудову епюр
на прикладі гвинта домкрата:
На ділянці ас стиснутий осьовою силою F (від маси вантажу, що підіймається)
У припущенні рівномірного розподілу навантаження на витках нарізки гайки на ділянці cd значення сили F буде лінійно зменшуватися до нуля. При побудові епюри крутних моментів враховується, що на ділянці ab гвинт скручується моментом Тт., який витрачається на подолання сил тертя між опорною чашки і головкою гвинта. Ділянка bc моментом Тнар в нарізці, а потім цеї момент зменшується на ділянці cd лінійно до нуля. Ділянка гвинта de не зазнає ніяких деформацій . Із характеру епюри видно, що небезпечні перерізи розташовані на ділянці bc, де гвинт одночасно стискується силою F та скручується моментом Тнар.
Момент, що створюється робітником на рукоятці гвинта Троб , витрачається на подолання моментів Тн і ТТ.
Визначення основних параметрів гвинта:
При роботі гвинта на спільну дію поздовжнього зусилля (стиску і кручення) внутрішній діаметр гвинта орієнтовно визначається з розрахунку на стиск :
де kкр – коефіцієнт, що враховує дію крутного моменту; (kкр = 1,25…1,35 – для гвинтів домкратів, в яких нарізна частина гвинта скручується сумарним моментом Троб;
F – осьове навантаження гвинта (Н);
d1 – внутрішній діаметр різьби (мм);
[]ст – допустиме напруження на стиск (Мпа);
– граничне напруження, при якому деталь практично виходить з ладу: при статичних навантаженнях і пластичному матеріалі в ролі небезпечного напруження виступає - границя текучості; (для Ст 3 =240 Мпа)
п – коефіцієнт запасу міцності (п = 2).
Після вибору матеріалу гвинта і величини розраховуємо внутрішній діаметр гвинта, мм:
Отримавши значення внутрішнього діаметру (d1=17мм) вибираємо значення інших параметрів різьби. По ГОСТу 24738-81 приймаємо, що внутрішній діаметр різьби d1=17 (мм);
крок різьби Р=8 (мм);
номінальний (зовнішній) діаметр різьби d =26 (мм);
середній діаметр різьби d2 =22 (мм);
Перевірка витків різьби на міцність:
( з умови не видавлювання мастила )
=10 (Мпа);
Умова виконується;
Перевірка умови самогальмування:
; (кут підйому гвинтової лінії повинен бути менше приведеного кута тертя);
;
; ;
;
;
умова виконується;
Перевірка гвинта на міцність:
(стержень гвинта працює на стиск та кручення)
Стержень гвинта стискається осьовою силою F та одночасно скручуэться моментом в різьбі. Небезпечний переріз – точка С (під першими витками гайки) де діють максимальні значення осьової сили та моменту в різьбі.
Перевірка гвинта на міцність в небезпечному перерізі ведеться за еквівалентними напруженнями по енергетичній теорії міцності:
;
(Мпа);
(Мпа);
(Мпа);
Перевірка гвинта на стійкість:
Перевірка вантажних гвинтів на стійкість ведеться за формулою Ейлера
; де Е – модуль пружності матеріалу гвинта
(для сталі Е=2 Мпа), Іф – фіктивний момент інерції перерізу гвинта, який визначається за формулою :
І – екваторіальний момент інерції перерізу гвинта який визначається за формулою : І=;
- коефіцієнт зведення довжини гвинта, що залежить від типу опорних закріплень.( );
l – вільна довжина гвинта.
Співвідношення називається гнучкістю гвинта, де Іміп –
мінімальний радіус інерції перерізу гвинта:
, де S – плаща перерізу гвинта,(для круглого перерізу Іміп=d1/4)
; ; (, де - критичне значення при згині, =80);
(см)
(см)
(Н)
В основному гайки виготовляють круглими, виточеними з буртиками для опори на корпус.
Конструкція вантажної гайки:
Визначення висоти вантажної гайки
Висота гайки
де p – крок різьби;
z – число витків в гайці.
Число витків нарізки за припущення рівномірного розподілу навантаження по витках визначають із таких умов:
Умова стійкості проти зношення
(невидавлювання мастила між витками гвинта і гайки)
звідки
де, [q] – доступний розподілений тиск, величина якого залежить від матеріалу гвинта і гайки;
Умова міцності витків на зріз:
,
де - допустиме напруження зрізу матеріалу гайки:
для бронзових гайок: .
Величину b можна визначити через коефіцієнт повноти нарізки різьби:
де k = 0,65 – для трапецієвидної різьби.
Звідки
У зв’язку з тим, що одинадцятий виток гайки не сприймає навантаження, число витків гайки не рекомендується брати більше за 10. Якщо по результатах розрахунку Z > 10, необхідно змінити параметри різьби гвинта.
Для будь-якого гвинта в вантажній гайці число витків беруть не менше за 4, тобто можна рекомендувати число витків у межах
Визначення зовнішніх розмірів вантажних гайок
Зовнішній діаметр D гайки визначаємо з умови міцності гайки на розтяг силою F ;
- допустиме напруження на розтяг для матеріалу гайки (для бронзових гайок);
n - коефіцієнт запасу міцності. (n = 2)
Звідки
За умови виконання нарізки і складання конструкції товщина тіла гайки повинна бути більша глибини нарізки:
;
;
Діаметр буртика гайки визначається з умови зминання:
де – допустиме напруження на зминання матеріалу гайки (для бронзових гайок).
Висота буртика h гайки визначається з умови зрізу:
;
Розрахунок гайок по напруженнях зрізу:
;
(Мпа);
(Мм);
Для виготовлення рукояток використовують сталі звичайної якості (Ст.3, Ст.5, Ст.6) або (в особливих випадках) якісні сталі (Сталь 30 - Сталь 45).
Визначаємо момент на торці (кільцевій площині чашки):
;
; (мм)
(Нмм);
Визначаємо ( крутний момент, необхідний для підйому вантажу і подолання моменту сил тертя в нарізці);
(Нмм);
Розрахункову довжину рукояток визначають з суми моментів:
Троб – крутний момент, прикладений робітником;
діаметр рукоятки визначають з умови її міцності на згин в небезпечному перерізі:
;
; (Мпа);
звідки
Коефіцієнт корисної дії при створенні зусилля:
де АКОР – корисна робота за один оберт гвинта:
АВИТР – робота, витрачена за один оберт гвинта:
7.Список використаної літератури:
Деталі машин: Методичні вказівки до виконання розрахунково – графічної роботи №1 „Розрахунок і проектування вантажно – гвинтових пристроїв” Київ. НУХТ, 2000.- 42стр.
2. Иванов М.Н., Детали машин, Москва. ”Высшая школа”,
1967.- 430стр.
3.Павлище В.Т., Основи конструювання та розрахунок деталей машин, Київ. „Вища школа”, 1993.- 556стр.
4. Баласанян Р.А., Атлас деталей машин, Харків. „Основа”,
1996.- 257стр.