Розробка гвинтового домкрата

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТ

Мета роботи: розробити безпечну конструкцію домкрата необхідного для забезпечення зручності в обслуговуванні або ремонті транспортних засобів у зоні ТО або ТР.

Вихідні данні: максимальне навантаження Q=5 кН;

робочий хід гвинта l_p=150 мм;

матеріал гвинта - сталь 40Х;

матеріал гайки - бронза марки БрОФ;

корпус домкрата виготовлено литвом;

середній тиск, що допускається [q]=12 МПа;

коефіцієнт тертя-ковзання пари, що змащується f=0,1;

ш_h - коефіцієнт висоти профілю, для трапецеїдальної різі дорівнює 0,5;

ш_Н - коефіцієнт висоти гайки; ш_Н = 1,2 … 2,5;

[у_р] - допустиме напруження на розтягування матеріалу гайки для бронзи 34 … 44 МПа;

[у_зм] - допустиме напруження на зминання матеріалу гайки та опори корпуса для бронзи по сталі 42 … 55 МПа;

[ф_зр] - допустиме напруження на зріз матеріалу гайки, що дорівнює для бронзи 20 … 25 МПа;

б/2=15⁰ - кут нахилу робочої сторони різі для трапецеїдальної різі;

z_p - число заходів різі, що дорівнює 1;

м - коефіцієнт доведення довжини ділянки гвинта, що стискується, який залежить від способу закріплення його кінців і дорівнює для гвинта домкрата 2;

n_p=1 - кількість робітників, які одночасно докладають зусилля до конструкції, що проектується;

F_p=300 Н - зусилля, що створюється робітником на рукояті;

д= 6…10 мм - товщина стінки корпусу, який вироблено литвом.

РЕФЕРАТ

У розділі розрахунково-пояснювальної записки «Вступ» викладено сучасний стан механізації технологічних процесів АТП, вказано задачі, що стоять у цьому напрямку перед експлуатуючими та ремонтними організаціями, розглянуто тенденції розвитку. Наведено обґрунтування теми та мети курсової роботи.

У розділі «Стислий аналіз конструктивних особливостей пристроїв-аналогів» розглянуто існуючі конструкції домкратів (гвинтові, рейкові та гідравлічні), викладено переваги та недоліки кожної з них.

У розділі «Обґрунтування вибраного для розробки варіанта конструкції» на основі проведеного в попередньому розділі аналізу, а також, виходячи з завдання на курсовий проект, зроблено вибір та обґрунтування конструкції гвинтового домкрата та його основних параметрів. Вказані недоліки пристрою-прототипу і вказані шляхи його вдосконалення. Викладені переваги пристрою, що проектується. Проведено порівняння пристрою з існуючими конструкціями однотипних пристроїв за рівнем технологічності, взаємозамінності, надійності, довговічності, зручності обслуговування, ремонтопристосованості та ін.

Рішення, що приймаються в курсовій роботі, направлені на підвищення продуктивності праці, надійності й довговічності домкрата при одночасному зниженню трудомісткості та металомісткості виготовлення, підвищенні коефіцієнту корисної дії, поліпшення умов праці при обслуговуванні транспортних засобів.

У розділі «Розрахунок основних деталей пристрою» зроблено розрахунки основних деталей пристрою на міцність, жорсткість, довговічність, а також обґрунтування необхідної точності й чистоти поверхонь деталей, що складають пристрій, матеріалів і способів отримання заготівок, вибору базових поверхонь. Виконані розрахунки гвинтової пари, діючого крутного моменту, головки (п'яти) гвинта, перевірка гвинта на стійкість, рукояті, ККД гвинтової пари та корпуса домкрата. Наведені розрахункові схеми домкрату та гвинтової пари, а також епюри діючих крутних моментів, діючих згинальних моментів та діючих стискуючих (розтягуючих) моментів.

В розділі «Висновки» на базі виконаних аналізу та розрахунків зроблено висновки про ефективність пристрою, його відповідність сучасним вимогам до підйомних механізмів та доцільність застосування його при технічному обслуговуванню та поточних ремонтах транспортних засобів на АТП.

ВСТУП

Головна задача автомобільного транспорту є повне, якісне і своєчасне задоволення потреб народного господарства і населення в перевезеннях при можливо мінімальних витратах матеріальних і трудових ресурсів. Рішення цієї задачі вимагає переважного розвитку автомобільного транспорту загального користування, підвищення вантажо- і пасажирообороту, зміцнення матеріально-технічної бази і концентрації транспортних засобів на великих автотранспортних підприємствах, поліпшення технічного обслуговування і ремонту рухомого складу.

Істотне зростання обсягів автомобільних перевезень в народному господарстві держави визначає випереджаючі темпи розвитку автомобільного транспорту у порівнянні з іншими видами транспорту. При цьому слід мати на увазі, що з усіх видів транспорту автомобільний є найбільш трудомістким і фондомістким, а витрати народного господарства по автомобільному транспорту перевищують витрати по всім іншим видам транспорту, разом взятим. Трудові і матеріальні витрати на підтримання рухомого складу в технічно справному стані значні і в декілька раз перевищують витрати на його виготовлення.

Високі витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт пов'язані з відставанням виробничо-технічної бази автомобільного транспорту по темпам зростання від росту парку рухомого складу. Для зниження витрат, скорочення часу ремонтних робіт, підвищення продуктивності праці на ремонтних дільницях, а також покращення умов праці ремонтників проводяться заходи з механізації робіт на АТП та технічного переозброєння діючих підприємств.

Однією з найважливіших складових діяльності виробничо-технічної бази підприємств автомобільного транспорту є механізація й автоматизація виробничих процесів технічне обслуговування і поточний ремонт автомобілів. Підвищення рівня механізації варто розглядати як одне з головних напрямків рішення задачі підвищення продуктивності праці.

Скорочення трудомістких робіт, оснащення робітничих місць і постів високопродуктивним обладнанням і, на цій основі, різке підвищення рівня механізації виробничих процесів технічного обслуговування і ремонту рухомого складу слідує розглядати як одне з головних напрямків технічного прогресу при створенні і реконструкції виробничо-технічної бази підприємств автомобільного транспорту. Механізація робіт по технічному обслуговуванню і ремонту служить матеріальною основою підвищення ефективності виробництва, поліпшення умов праці, підвищення його безпеки і, найголовніше, сприяє рішенню задачі підвищення продуктивності праці.

До технічного переозброєння діючого підприємства відносяться роботи, пов'язані з застосуванням нових типів технологічного обладнання (миючих машин, підіймачів, стендів і іншого більш продуктивного обладнання, конвеєрів для переміщення агрегатів деталей і т.п.) без розширення виробничих площ, а також впровадження поточних засобів технічного обслуговування, діагностичного обладнання, нових технологічних процесів і так далі.

До технологічного перебудування відносяться окремі заходи з охорони природи, поліпшення стану допоміжних служб (включаючи об'єкти, що забезпечують поліпшення умов і організації праці), інженерних мереж і складського господарства, а також заходів з установки комп'ютерної техніки.

Будівництво нових, розширення, реконструкція і технічне перебудування діючих підприємств автомобільного транспорту повинні відповідати сучасним вимогам науково-технічного і соціального процесу і умовам переводу економіки на інтенсивний шлях розвитку, що при проектуванні підприємств, будинків і споруд необхідно забезпечити:

а) реалізацію в проектах досягнень науки і техніки і передового вітчизняного і зарубіжного досвіду з тим, щоб побудова або реконструювання підприємства на час їхнього введення в чинність були технічно передовими і забезпечували випуск продукції високої якості в відповідності з науково обґрунтованими нормативами по витратам праці, сировини, матеріалів і паливо-енергетичних ресурсів;

б) високу ефективність капіталовкладення за рахунок першочергового нарощування потужностей шляхом технічного перебудування і реконструкції діючих підприємств, а також механізації і автоматизації виробничих процесів і подальшого скорочення ручної праці.

За даними науки приблизно 60% усього приросту продуктивності праці в усіх галузях народного господарства забезпечується за рахунок впровадження новітньої техніки, сучасної технології, механізації й автоматизації виробничих процесів, близько 20% - в результаті поліпшення організації виробництва і близько 20% - завдяки підвищенню кваліфікації працюючих. Під механізацією технологічних процесів технічного обслуговування і ремонту транспортних засобів у авто підприємствах розуміється повна чи часткова заміна ручної праці машинною. Механізацію технологічних процесів підрозділяють на часткову і повну. Часткова механізація пов'язана з механізацією окремих рухів і операцій. Повна (чи комплексна) механізація являє собою практично повне усунення ручної праці і заміну її машинною.

Метою курсової роботи є розробка безпечної конструкції домкрата - пристрою, необхідного для забезпечення зручності в обслуговуванні або ремонті транспортних засобів.

Також метою курсової роботи є набуття навичок у:

1) складанні розрахункових схем та проведенні розрахунків на міцність;

2) розробці конструкції деталі з урахуванням способу їх виготовлення;

3) виборі конструкційних матеріалів;

4) виборі допусків;

5) розробці технічної документації та складанні технічних звітів;

6) роботі з технічною літературою та Державними стандартами України.

1. АНАЛІЗ КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПРИСТРОЇВ-АНАЛОГІВ

Домкрат - це стаціонарний, переносний або пересувний вантажопідіймальний механізм для підйому і фіксації на заданій висоті важких предметів.

Домкрати відносять до групи найпростіших піднімальних механізмів, що застосовуються для підйому різних вантажів на висоту, яка зазвичай не перевищує 1 м. На відміну від інших підйомників домкрати піднімають вантаж знизу, чим створюють хитку рівновагу, що вимагає запобігання від перекидання. Використання домкратів на АТП значно полегшує роботу персоналу, веде до покращення умов праці та продуктивності праці. Гвинтові домкрати є зручними, нескладними у експлуатації, обслуговуванні та ремонті пристроями.

На відміну від інших подібних домкрату пристроїв (наприклад, лебідки), він більш компактний, простий в обслуговуванні, надійний в експлуатації. Ще одна його відмінність у тому, що при роботі домкрат завжди розташовується безпосередньо під вантажем. За принципом дії й конструктивними особливостями домкрати підрозділяють на гвинтові, рейкові, гідравлічні та пневматичні.

1.1 Технічні характеристики домкратів

1) Вантажопідйомність домкрата характеризує максимально можливу вагу вантажу, яку здатен підняти домкрат.

2) Висота підхоплення - мінімальна відстань між опорною поверхнею (землею, підлогою) і підхопленням (опорною точкою домкрата) в нижньому робочому положенні, відповідно - нижньої кромкою вантажу.

3) Висота підйому - максимальна відстань від опорної поверхні до підхоплення у верхньому робочому положенні.

4) Робочий хід - відстань між нижнім і верхнім робочим положенням підхоплення.

5) Власна вага - вага домкрата в робочому стані.

Для деяких видів домкратів актуальна характеристика передавального числа - наприклад, співвідношення площі плунжера гідравлічного насоса до площі підйомного плунжера в гідравлічних домкратах. Від нього залежить зусилля на рукоятці домкрата з ручною підкачкою або потужність двигуна електричного насоса.

1.2 Гвинтові домкрати

У гвинтових домкратів вантажопідйомним елементом є гвинт, що приводиться в обертання рукояткою. Залежно від напряму обертання рукоятки, гвинт піднімає або опускає вантаж. На гвинті за допомогою шарнірів кріпиться вантажоопорна чаша. Деякі моделі гвинтових домкратів можуть оснащуватися спеціальними санчатами для переміщення піднятого вантажу в горизонтальній площині.

Гвинтові домкрати є зручними, нескладними у експлуатації, обслуговуванні та ремонті пристроями. Переваги гвинтових домкратів: 1) мале зусилля на приводній рукоятці; 2) значний робочий хід; 3) велика висота підйому;

4) простота конструкції та обслуговування і ремонту;

5) невелика власна вага;

6) відсутність необхідності в додаткових витратних матеріалах (наприклад, гідравлічного масла).



Рис. 1.1 Гвинтові домкрати; 1 - без тріскача; 2 - з тріскачем; 3 - з нижньою лапою

Недоліки гвинтових домкратів:

1) великі габарити;

2) мала швидкість підйому вантажу;

3) низький ККД внаслідок великих втрат на тертя.

Домкрати бувають із ручним і механічним приводом.

Гвинтові домкрати із ручним приводом прості по конструкції й надійні в експлуатації, не вимагають стопорних і гальмових пристроїв.

Гвинти домкратів мають самогальмуюче прямокутне або трапецеїдальне різьблення. Особливістю гвинтових домкратів є те, що вони не можуть самовільно опускатися під дією ваги піднятого вантажу, тому що виникає самогальмування за рахунок відповідного кута підйому гвинтової лінії різі.

Вантажопідйомність ручних гвинтових домкратів 1...20 т. Гвинтовий домкрат складається із гвинта з головкою, гайки і корпуса. Нижче головки на стрижні гвинта перебуває рукоятка із тріскачкою для обертання гвинта.

До цієї групи відносяться також підкладочні домкрати, які слугують для вивірки встановленого обладнання в горизонтальній площині.

Існує градуювання розмірів домкратів залежно від робочих навантажень, класифікація відбувається за номінальною навантажувальною здатністю самого домкрата. Мінімальний типорозмір із стандартного ряду має номінальне навантаження - 2 кН (200 кг), максимальний стандартний розмір - 100 кН (10 тон). При необхідності домкрат виготовляють з характеристикою і 150 кН (15 тон).

Зусилля на приводній рукоятці для підйому вантажу визначають без обліку тертя в різьбленні гвинта й у п'яті опорної головки. Піднімальний гвинт домкрата працює на стиск і крутіння. При великому вильоті гвинта необхідна перевірка його на стійкість і на поздовжній вигин. Нарізку гвинта перевіряють на зминання.

Механічні гвинтові домкрати є найбільш універсальним пристроєм для переміщення великих об'єктів. Це може бути піднімальна платформа для автомобіля, запірний шибер в системі шлюзів на судноплавних річках або просто шибер греблі, система регулювання параболічних антен великих діаметрів. Взагалі, будь-який привод, пов'язаний з підйомом і опусканням, або регулюванням положення в просторі, вимагає встановлення силового приводу, а саме механічного гвинтового домкрата.

Домкрати можуть використовуватися як по одному так і в підйомній системі, яка складається з 2, 4, і навіть 6 і більше домкратів, це залежить від конструктивних особливостей системи. Також домкрати класифікуються за способом переміщення - домкрати з поворотним гвинтом і ходової гайкою або з ходовим гвинтом, в цьому випадку гайка інтегрована в черв'ячне колесо, ведене черв'яком і двигуном. Гвинтовий підйомний домкрат з приводом, в основному, складається з власне трапецеїдального гвинта і гайки, черв'ячного редуктора та електродвигуна, але також може приводитися і вручну. Така система відносно проста, що зменшує витрати на її техобслуговування й підвищує надійність.

Гвинтовий домкрат може бути укомплектований додатковими деталями та пристроями, наприклад, гофрованим кожухом, кінцевими вимикачами, пристроєм для змащення, шарнірним наконечником, карданними хрестовинами для вільної підвіски домкрата і багатьма іншими компонентами з урахуванням, для яких цілей служить гвинтовий домкрат. На відміну від гідроприводу більш простий в роботі і при техобслуговуванні, вимагає нижчої кваліфікації обслуговуючого персоналу.

1.3 Рейкові домкрати

Основний конструктивний елемент рейкового домкрата - це сталева рейка з опорною чашею для вантажу. У ручних рейкових домкратах підйом здійснюється за допомогою зубчастої рейки, що переміщають уздовж напрямних, розташованих усередині кожуха домкрата. Нижній кінець (так звана «лапа») рейки, яка несе вантаж, відігнутий під кутом в 90° і призначений для захоплення вантажів з низькою опорною поверхнею. Утримання піднятого вантажу на заданій висоті здійснюється за допомогою стопорних пристроїв. Рейкові домкрати призначені для підйому вантажів, які не потребують точного встановлення на строго визначеній висоті.

Залежно від типу передавального механізму, рейкові домкрати діляться на два типи: важільно-рейкові (рейка, яка несе вантаж висувається приводним важелем) і рейково-зубчасті (висунення рейки здійснюється за допомогою шестерні приводною рукояткою, що обертається). Вантажопідйомність важільно-рейкових домкратів може досягати 15 т.



Рис. 1.2 Рейковий домкрат

Домкрати із зубчастою рейкою виготовляють вантажопідйомністю 0,5...25 т. Рейкові домкрати за Правилами Держгіртехнагляду приводяться в рух безпечною рукояткою.

Для зменшення маси й компактності конструкції в рейково-зубчастих домкратах застосовують приводні шестірні мінімальним числом зубів. Рейковий домкрат має кожух з листової сталі, у якому перебуває зубчаста рейка. Угорі рейка закінчується обертової на пальці опорною головкою. При підйомі вантажу рух від рукоятки передається через приводний вал, шестерню до шестерні, що перебуває в зачепленні з рейкою. Піднятий вантаж утримується храповим пристроєм.

Кількість передач рейкових домкратів залежить від вантажопідйомності:

1) до 6 тонн - одноступінчата передача;

2) від 6 до 15 тонн - двохступінчата передача;

3) понад 15 тонн - триступінчата передача.

Домкрати працюють як у вертикальному, так і в горизонтальному положенні. Ці пристосування прості та зручні в обслуговуванні, ремонтопридатність їх висока.

Переваги рейкових домкратів:

1) великий робочий хід;

2) значна висота підйому;

3) наявність нижньої лапи, що дозволяє піднімати вантажі з низьким розташуванням опорних площин; 4) легкість експлуатації; 5) високий ККД (до 0,85); 6) плавний хід. Недоліки рейкових домкратів: 1) великі габарити і маса.

1.4 Гідравлічні домкрати

Гідравлічні домкрати - найбільш поширена група домкратів.

Конструкція гідравлічного домкрата включає наступні основні елементи: корпус, поршень діаметром D, плунжерний насос з поршнем діаметром d, поміщений у гідравлічне масло, яке використовується як робоча рідина. Плунжерний насос приводиться у дію важелем. Корпус одночасно несе в собі функції направляючого циліндра для поршня і резервуару для гідравлічного масла. Передавальне число гідравлічного домкрата дорівнює D²/d² і може бути великим при малих габаритах домкрата.

Більша вантажопідйомність гідравлічних домкратів забезпечується високим передатним відношенням, що відповідає співвідношенню площ піднімального поршня й плунжера насоса, і високим ККД. При роботі плунжерного насоса рідина подається в циліндр і піднімає поршень домкрата з вантажем. Після припинення підйому відкриваються два перепускних клапани, і рідина із циліндра перетікає в резервуар, у результаті чого опускається піднятий поршень. Клапани відкриваються упором і штоком при повороті рукоятки вправо до відмови. По манометру, що показує тиск у циліндрі гідравлічного домкрата, на відміну від інших систем домкратів, можна постійно стежити за навантаженням.

Переваги гідравлічних домкратів:

1) стійкість під час роботи;

2) жорсткість конструкції:

3) плавність ходу штока;

4) точне гальмування, що забезпечує чітку фіксацію на заданій висоті;

5) компактність;

6) велика вантажопідйомність;

7) невелике зусилля на рукоятці;

8) високий ККД (0,75-0,8).

Недоліки гідравлічних домкратів:

1) невелика швидкість і висота підйому;

Рис. 1.3 Гідравлічний домкрат

2) малий робочий хід;

3) необхідність перевезення і зберігання тільки у вертикальному положенні (інакше, гідравлічна рідина може витекти з резервуару).

Підкатні гідравлічні домкрати широко використовуються в автосервісах для підйому автомобілів під час ремонту. Корпус оснащений коліщатками для зручності підкату під об'єкт, який необхідно підняти.

З достоїнств підкатних домкратів слід зазначити мале робоче зусилля за рахунок наявності довгої приводної ручки. Основним недоліком є можливість роботи тільки на рівному твердому покритті.

Гідравлічні домкрати застосовують при монтажі великих агрегатів, коли ці роботи не можуть бути виконані кранами. Підйом здійснюється чотирма, шістьма або вісьмома домкратами в залежності від маси вантажу.

Під час групового підйому повинна бути забезпечена одночасна робота домкратів, яка виключає перекоси вантажу і перенавантаження домкратів. Кожен домкрат повинен обслуговуватися однією людиною.

1.5 Пневматичні домкрати та скло домкрати

Пневматичні домкрати незамінні у разі невеликого зазору між опорою і вантажем, при малих переміщеннях, точному монтажі, якщо має бути робота на пухкому, нерівному або болотистому грунті. Пневматичні домкрати активно використовують при проведенні ремонтних та будівельно-монтажних робіт на будь-яких об'єктах. Пневматичний домкрат - улюблений інструмент автолюбителів. За мізерністю фізичних витрат з ним не зрівняється, мабуть, жоден інший подібний пристрій. Головний недолік пневматичних домкратів - їх висока вартість. На неї впливають відносна складність конструкції, пов'язана в основному з герметизацією з'єднань, дорога технологія виготовлення герметичних оболонок. Склодомкрати, або в просторіччі-присоски, використовують для перенесення і монтажу скла, глазурованої кахельної плитки і пластика. Склодомкрат являє собою пластиковий корпус з гумовою підошвою. Залежно від кількості присосок названі пристосування підрозділяють на одно-, дво- і трисекційні.

1.6 Техніка безпеки під час використання домкратів

Згідно з інструкцією "Типова інструкція з охорони праці при роботі з ручним інструментом", розробленою на підставі ДНАОП 5.2.30-1.08.96 і ВДОП 5.2.00.-5.03.97, при роботі з ручним інструментом установлені вимоги безпеки і охорони праці, яких необхідно дотримуватися при роботі з домкратами. Під час використання домкратів необхідно дотримуватися наступних вимог:

1) корпуси й інші литі деталі домкратів не повинні мати тріщин, обламаних частин і задирок;

2) зуби зубчастих коліс і рейки, різьблення гвинта, храповик, собачка,

3)тріскачки гвинтових і рейкових домкратів не повинні мати механічних ушкоджень;

4) гвинтові, рейкові домкрати повинні мати пристосування, що перешкоджає повному виходу гвинта рейки;

5) важільно-рейкові домкрати повинні мати пристрої, що перешкоджають мимовільному опусканню вантажу при знятті навантаження з важеля рукоятки;

6) у з'єднаннях гідравлічних домкратів не допускається витікання рідини з робочого циліндра;

7) на корпусі домкрата повинні бути нанесені його номер, вантажопідйомність і термін чергового іспиту;

8) домкрати підлягають технічному огляду й іспиту не рідше одного разу в рік.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБРАНОГО ДЛЯ РОЗРОБКИ ВАРІАНТА КОНСТРУКЦІЇ

З урахуванням матеріалів, наведених у попередньому розділі, та відповідно з технічним завданням на проект, робимо вибір та обґрунтування основних параметрів пристрою, що проектується. Для розрахунку за варіантом завдання з табл. 1.1, 1.2, 1.3 та 1.4 вибираємо вихідні дані конструкції, що проектується, а саме максимальне навантаження на обладнання та робочий хід гвинта, матеріали гвинтової пари. У курсовій роботі всі розрахунки ведуться для трапецеїдальної різі.

2.1 Конструкція гвинтового домкрата

Згідно з варіантом завдання 00 (за передостанньою та останньою цифрами залікової книжки) необхідно розрахувати гвинтовий домкрат вантажопідйомністю 5 кН та робочим ходом гвинта 150 мм. Матеріал гвинта - сталь 40Х, матеріал гайки - бронза БрОФ.

Гвинтовий домкрат (рис. 2.1) складається з сталевого вилитого корпуса 3, у верхню частину якого впресована бронзова гайка гвинта 2 з фланцем. Гайка гвинта суцільна. На внутрішній поверхні гайки нарізана трапецеїдальна різь. У вертикальному напрямку гайка фіксується стопорним гвинтом 7, який вставляється в отвір в корпусі і вкручується в різьбовий отвір в гайці. В гвинтову гайку входить вантажопідйомний гвинт 1 з трапецеїдальною різзю. Для попередження викручування гвинта з гайки вгору застосовується торцева шайба 8, яка прикріпляється до нижнього торця гвинта домкрата гвинтом 9. У верхній частині гвинта 1 існує отвір, в який вставляється рукоятка 4, за допомогою якої здійснюється обертання гвинта.



Рисунок 2.1 - Гвинтовий домкрат

1 - гвинт; 2 - гайка; 3 - корпус, вироблений з литва; 4 - рукоятка; 5 - кінцеві елементи рукоятки; 6 - підхоплювач (чашка); 7 - стопорний гвинт; 8 - торцева шайба; 9 - гвинт; 10 - гвинт установочний.

2.2 Принцип дії гвинтового домкрата

В гвинтових домкратах зусилля на опорний рухомий майданчик передається механічним шляхом за допомогою гвинта.

Гвинт обертається вручну за допомогою рукоятки. В залежності від напряму обертання гвинт може переміщатися відносно гайки корпуса , опускаючи чи піднімаючи вантаж.

При обертанні рукоятки гвинта проти часової стрілки гвинт, обертаючись по різі гайки, поступово викручується з корпуса, внаслідок чого піднімається підхоплювач. Обертання здійснюється до підйому опорної ділянки підхоплювача на необхідну висоту (тобто до підйому вантажу на необхідну висоту). Як правило, гвинтові домкрати мають здатність до самогальмування за рахунок застосування трапецеїдального різьблення, що попереджує самовільне опускання вантажу. Опускання вантажу здійснюється обертанням рукоятки в зворотньому напрямку. Для підвищення стійкості домкрата та попередження його перевертання перед його установкою під вантажем необхідно підкладати дерев'яну підкладку під корпус домкрата.

Недоліки пристрою-прототипу і шляхи його вдосконалення

Недоліки гвинтових домкратів: 1) великі габарити;

2) мала швидкість підйому вантажу;

3) низький ККД.

Для зниження зусилля на рукояті, плавності роботи і підвищення ККД домкрата велике значення має зниження втрат на тертя в парі гвинт-гайка. Це досягається підвищенням точності виготовлення різі на гвинті та гайці, а також високою чистотою обробки поверхонь різі. Поверхні тертя пари гвинт-гайка необхідно періодично змащувати консистентним змащенням.

2.4 Переваги пристрою-прототипу

Переваги гвинтових домкратів: 1) мале зусилля на приводній рукоятці;

2) великий виграш в силі; 3) значний робочий хід; 4) велика висота підйому;

5) плавність роботи та висока точність пересування;

6) простота конструкції та обслуговування і ремонту; 7) невелика власна вага;

8) відсутність необхідності в додаткових витратних матеріалах (наприклад, гідравлічного масла).

Вибрана конструкція домкрату має високий рівень технологічності, надійноста, довговічна, зручна в обслуговуванні, не потребує високої кваліфікації персоналу.

Використання домкратів на АТП значно полегшує роботу персоналу, веде до покращення умов та продуктивності праці. Гвинтові домкрати є зручними, нескладними у експлуатації, обслуговуванні та ремонті пристроями.

3. РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ДЕТАЛЕЙ ПРИСТРОЮ

Рисунок 3.1 - Розрахункова схема домкрата

3.1 Розрахунок гвинтової пари

Під час роботи домкрата під навантаженням ділянка 1-3 від опорної поверхні гвинта до гайки стискується повною силою Q (див. рис. 3.1). По висоті гайки на ділянці 3-4 навантаження падає до нуля.

Крім стиснення гвинт домкрата скручується (див. рис.3.2) на ділянці 1-2 від опорної поверхні гвинта до осі рукоятки моментом тертя в опорі Т_оп і на ділянці 2-4 - моментом тертя в різі Т_р . По висоті гайки на ділянці 3-4 значення моменту Т_р падає до нуля.

Оскільки зазвичай (для гвинтової пари ковзання) Т_оп < Т_р, то звідси виходить, що ділянка гвинта домкрата 2-3 є небезпечною тому, що навантажена одночасно осьовою силою Q і моментом тертя в різі Т_р

Для знаходження навантажень у небезпечному перерізі гвинта будуємо епюри повздовжніх сил та крутних моментів, виходячи з рівномірного розподілу сил та моментів, що діють на витки гайки.

Рисунок 3.2 - Розрахункова схема гвинта

Середній діаметр різі гвинта [6,(9.15)]:

d₂ = v(1,2•Q/(р?ш_h?ш_Н•[q])) = v(1,2•5•10³/(3,14•0,5•1,2•12•10⁶)) =0,016 м = 16мм,

де Q - осьове навантаження на гвинт;

ш_h - коефіцієнт робочої висоти профілю різі;

ш_Н - коефіцієнт висоти гайки;

[q] - середній тиск, що допускається.

За результатами розрахунку з таблиці 1.5 за ближчим найбільшим вибираємо розміри трапецеїдальної різі:

Р=2 мм; d=18 мм; d₃=15,5 мм; d₂=17 мм.

Кут підйому середньої гвинтової лінії різі [6, (9.2)]:

г= arctg (P?z_p / (р?d₂)) = arctg (2•1 / (3,14•17)) = arctg 0,0371 = 2,13⁰,

де Р - шаг різі;

z_p - число заходів різі.

Наведений кут тертя різі [6, (9.3)]:

ц' = arctg (f / cos (б/2)) = arctg (0,1 / cos 15⁰) = arctg (0,1 / 0,965) = 5,91⁰,

де f - коефіцієнт тертя-ковзання контактуючої пари;

б/2 - кут нахилу робочої сторони профілю різі.

Умова г<ц' виконується, звідси виходить, що гвинтова пара є самогальмівною (обов'язкова умова для конструкції яка проектується та повинна бути виконаною).

Повна висота гайки [6, (9.17)], мм:

Н_Г = ш_Н•d₂ = 1,2•17 = 20,4 мм,

де d₂ - середній діаметр різі гвинта.

Приймаємо Н_Г = 21 мм.

Вважаючи на нерівномірність розподілення вісьового навантаження між витками різі необхідно забезпечити виконання умови [6, (9.17)]:

z = Н_Г / P = 21 /2 = 10,5 ? z_max = 10…12.

Умова виконується.

Визначаємо конструктивні розміри гайки.

Зовнішній діаметр гайки [6, (9.18)], мм:

D = v(5•Q/(р?[у_p]) + d²) = v(5•5•10³/(3,14•34•10⁶) + 0,018²) = 0,024 м = =24 мм,

де d - зовнішній діаметр різі гвинта;

[у_р] - допустима напруга на розтягування матеріалу гайки.

Зовнішній діаметр фланця гайки [6, (9.20)], мм:

D₁ = v(4•Q/(р?[у_зм]) + D²) = v(4•5•10³/(3,14•42•10⁶) + 0,024²) = 0,027 м = 27 мм,

де [у _зм] - допустима напруга на зминання матеріалу гайки.

Висота фланця гайки [5, (9.21)], мм: а = (0,25...0,3) • Н_г = 0,25 • 21 = 5,25 мм. Проводимо перевірку фланця гайки на зріз [5, (9.22)], МПа:

ф_зр = Q / (р?D?а) ? [ф_зр]

де [ф_зр] - допустима напруга на зріз матеріалу гайки.

ф_зр = 5•10³/(3,14•0,024•0,00525) = 12500000 Па = 12,5 МПа.

3.2 Розрахунок діючого крутного моменту

Для гвинтової пари, яка проектується, необхідно визначити крутний момент, що діє в небезпечному перерізі гвинта [6, (9.24)], Н:

Т = Т_оп + Т_р,

де Т_оп - момент тертя в опорі гвинта;

Т_р - момент тертя в різі.

Момент тертя Т_0п в опорі гвинта:

Т_оп = 1/3•Q•f•((D₀³-d₀³)/(D₀²-d₀²)) =1/3•5•10³•0,1•((0,026³-0,0126³)/(0,026²-0,0126d₀²)) = 5,13 H.

Момент тертя в різі залежно від осьового навантаження Q дорівнює:

Т_р = Q•d₂/(2?tg(г+ц')) = 5•10³•0,017/(2•tg(2,13⁰+5,91⁰)) = 6,00 H.

Т = 5,13 + 6,0 = 11,13 Н.

3.3 Розрахунок головки (п'яти) гвинта

Висота головки гвинта дорівнює, мм:

h₂ = 1,5•d = 1,5•18 = 27 мм.

Діаметр головки гвинта для домкрата дорівнює, мм:

D₂ = D₀ + 5 мм = 26 + 5 = 31 мм.

де D₀ - зовнішній діаметр поверхні п'яти чашки домкрата, що з умови стійкості до зношування дорівнює, мм:

D₀= v(4•Q/(р?[q]) + d₀²) = v(4•5•10³/(3,14•12•10⁶)+0,0126²) = 0,026 м = =26 мм;

d₀ - внутрішній діаметр опорної поверхні чашки, що приймається з конструктивних міркувань, мм:

d₀ = 0,7d = 0,7•18 = 12,6 мм.

3.4 Перевірка гвинта на стійкість

Перевірка гвинта на стійкість проводиться за умови, коли максимальна довжина гвинта знаходиться під дією стискуючого зусилля. Для цього знаходимо найбільшу довжину стиснутої частини гвинта.

3.4.1 Довжина гвинта домкрата

Довжина гвинта домкрата дорівнює, мм:

1 = h2 + l0 + НГ/2 = 27 + 150 + 21/2 = 187,5 мм

де 1₀ - робочий хід гвинта.

3.4.2 Розрахунок гнучкості гвинта

Гнучкість гвинта:

л = (м?l)/i_min = (2•187,5)/3,875 = 96,77.

де м - коефіцієнт доведення довжини ділянки гвинта;

i_min - мінімальний радіус інерції поперечного перерізу гвинта, мм:

i_min = d₃/4 = 15,5/4 = 3,875 мм;

d₃- внутрішній діаметр різі гвинта;

За результатом розрахунку з табл. 9.5 [6] обираємо коефіцієнт зниження допустимої напруги ц. Використовуємо метод лінійного інтерполювання.



Рис. 3.3 Визначення коефіцієнту зниження допустимої напруги ц за допомогою метода лінійного інтерполювання.

(0,55 - 0,43) - (100 - 90)

x₁ - (100 - 96,77)

x₁ = (0,55 - 0,43)•(100 - 96,77)/(100 - 90) = 0,039

ц = 0,43 + 0,039 = 0,469.

Навантаження на гвинт, що допускається, знаходимо формулою [6, (9.23)] та перевіряємо виконання умови, Н:

Q_доп = [у_ст]?(р?d₃²/4)?ц > Q,

де [у_ст] - допустима напруга на стиснення матеріалу гвинта, МПа:

[у_ст] = у_п/n = 75,0/2 = 37,5 МПа,

де у_п - межа плинності;

n - коефіцієнт запасу міцності.

Q_доп = 37,5•10⁶•(3,14•0,0155²/4)•0,469 = 3316,94 Н > Q.

Еквівалентна напруга у небезпечному перерізі гвинта [5, (9.24)], МПа:

у_екв = v((4•Q/(р?d₃²) ² + 3(Т/(0,2•d₃²))²) < [у_ст];

у_екв= v((4•Q/(р?d₃²) ²+3(Т/(0,2•d₃²))²) = v((4•5•10³/(3,14•0,0155²))² +3•(11,13/(0,2•0,0155²))²) = 28461021,73 Па=28,46 МПа < [у_ст] =37,5 МПа.

Умова виконується.

домкрат транспортний гнучкість гвинт

3.5 Розрахунок рукояті

Рукоять проектується з матеріалу Ст4.

Розрахунок довжини рукояті привода гвинта [6, (9.27)], мм:

L = T/(n_p•F_p•K) = 11,13/(1•300•1) = 0,0371 м.

де n_р - кількість робітників;

F_р - зусилля, що створюється одним робітником на рукояті;

К - коефіцієнт, що ураховує незручність одночасної роботи двох або більше робітників.

До довжини рукояті L додаємо L_д/2, де L_д - ширина долоні робітника:

L = 0,0371 + 0,1 = 0,137 м.

Розрахунок діаметра рукояті привода гвинта [6, (9.28)], мм:

d_p = ³v((n_p•F_p•K•L₁)/(0,1•[у_зг])) = ³v((1•300•1•0,122)/(0,1•42•10⁶•9,81))= =0,01 м = 10 мм,

де L₁ - плече рукояті, що працює на згин та дорівнює:

L₁ = L - D₂/2 = 0,137 - 0,031/2 = 0,122 м;

[у_зг] - допустима напруга на згин матеріалу рукояті.

3.6 Розрахунок ККД гвинтової пари

ККД пари гвинт-гайка розраховується за формулою [6, (9.14)]:

з = tgг/(tg(г+ц') + 2•T/ (Q•d₂)) = tg2,13⁰/(tg(2,13⁰+5,91⁰) +2•5,13/ (5•10³•0,017)) = 0,15

3.7 Округлення результатів розрахунків

Результати розрахунку геометричних параметрів окрім діаметру різі слід округлимо до більшого нормалізованого лінійного значення розмірів:

- висота фланця гайки:

а = 5,25 мм ~ 6 мм;

- внутрішній діаметр опорної поверхні чашки:

d₀ = 12,6 мм ~ 13 мм;

- довжина рукояті:

L = 0,137 м ~ 0,14 м = 140 мм.

3.8 Розрахунок корпуса домкрата, який вироблено литвом

Висота корпусу, мм:

h = l₀ + Н_Г - a + (20…50) мм,

де 20…50 - відстань, що задається з конструктивних міркувань і враховує товщину шайби, висоту головки гвинта та необхідний гарантований зазор, мм.

h = 150 + 21 - 5,25 + 30 = 195,75 мм.

З метою забезпечення стійкості домкрата його корпус необхідно виготовити з ухилом до основи:

tg? = 1/10 = 5,711⁰,

де ? - кут нахилу вертикальної стінки корпусу.

З метою вільного виходу різця при розточуванні посадкової поверхні під гайку приймаємо, мм:

внутрішній діаметр корпусу біля основи, мм:

D₃ = D₆ + 2•h₁•tg?,

де D₆ - внутрішній діаметр корпусу у верхній частині, мм:

D₆ = D₂ + 6 мм = 0,031 + 0,006 = 0,037 м.

D₃ = 37 + 2•195,75•0,0474 = 55,6 мм.

зовнішній діаметр опорного фланця корпусу визначається з умови міцності на зминання матеріалу опори (зазвичай дерев'яних брусів), мм:

D₄ = v(4•Q/(р?[у_зм]) + D₃²)=v(4•5•10³/(3,14•4•10⁶)+0,0556²) = 0,068 м = =68 мм,

де [у_зм] - допустиме напруження на зминання матеріалу опори (дерева).

Товщина стінки корпуса д приймається з конструктивних міркувань і може бути обумовлена обмеженнями з боку ливарного виробництва на мінімальні розміри, що гарантовано можуть бути вироблені. Наступним шагом проводиться перевірка параметра д в небезпечному перерізі на стиснення.

Напруження стиснення в перерізі 1-І , МПа:

[у_ст] = 4•Q/( D₅² - D₆²) < [у_ст],

де D₅ - зовнішній діаметр верхньої частини корпусу, що дорівнює, мм:

D₅ = D₆ + 2?д = 37 + 2?6 = 49 мм,

де д - товщина стінки корпусу;

[у_ст] - допустиме напруження на стиснення матеріалу корпусу, МПа:

[у_ст] = у_п/n = 22,0/2 = 11,0 МПа,

де у_п - межа плинності для сталі 20Л, з якої вироблено корпус;

n - коефіцієнт запасу міцності. З метою створення конструкції, яка є однаково міцною для всіх деталей, коефіцієнт повинен співпадати з аналогічним, що був застосований при розрахунку гвинтової пари.

Товщина опорного фланця корпусу, мм:

д₁ = 1,5?д = 1,5?6 = 9 мм.

ВИСНОВКИ

В процесі виконання курсового проекту було виконано значний обсяг роботи по ознайомленню з конструкцією різних видів домкратів, які застосовуються на АТП при проведенні технічних оглядів та поточних ремонтів автотранспортної техніки, проведено аналіз переваг та недоліків кожного з них.

Згідно з завданням на курсовий проект вибрано конструкцію гвинтового домкрата з заданими технічними характеристиками, проведено аналіз його конструкції, визначені його недоліки та переваги, вказано на шляхи покращення конструкції домкрата. Гвинтові домкрати є зручними, нескладними у експлуатації, обслуговуванні та ремонті пристроями.

Проведено розрахунки основних деталей на міцність, жорсткість, довговічність, а також обґрунтування необхідної точності й чистоти поверхонь деталей, що складають пристрій, матеріалів і способів отримання заготівок, вибору базових поверхонь. Визначено геометричні розміри деталей домкрату.

На базі розрахунків виконано графічну частину проекту, яка включає в себе габаритне креслення домкрату, його складальне креслення, а також креслення деталей, по яким проводилися розрахунки. Виконання графічної частини дозволило оволодіти навичками розробки конструкторської документації на різних етапах її виготовлення.

Виготовлення пристрою за розмірами, отриманими за результатами розрахунків, забезпечить надійність й довговічність домкрата при одночасному знижені трудомісткості та металомісткості виготовлення, підвищенні коефіцієнту корисної дії, поліпшення умов праці при обслуговуванні транспортних засобів.

Вибрана конструкція домкрату має високий рівень технологічності, надійності, довговічна, зручна в обслуговуванні, не потребує високої кваліфікації персоналу.

На базі виконаних аналізу та розрахунків робимо висновок, що пристрій ефективний, він відповідає сучасним вимогам до підйомних

механізмів, його доцільно застосування при технічному обслуговуванні та поточних ремонтах транспортних засобів на АТП.

Використання гвинтового домкрата на АТП значно полегшить роботу персоналу, дозволить підвищити продуктивність праці, покращить умови праці та забезпечить виконання правил техніки безпеки.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1.- 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 728 с.: ил.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.2.- 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 584 с.: ил.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.3.- 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 557 с.: ил.

4. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1983. - 464 с.: ил.

5. Павлов Я.М. Детали машин. - М., Л.: Машгиз, 1954. - 480 с.: ил.

6. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техн. вузов Ч. 2. - 2-е изд., перераб. и доп. - Х.: Выща шк. Изд-во при ХГУ, 1988. - 142 с.: схем.

7. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов: Учебник. - 5-е изд., перераб. и доп. - К.: Выща школа, 1986. - 776 с.: ил.

8. Росс Твег Приспособления для ремонта автомобилей. М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2003. - 136 с.: ил.

9. Справочник металлиста. В 5 т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Рахштадта и В.А. Бростема. - М.: Машиностроение, 1976. - 720 с.: ил.

10. ГОСТ 7.1-84 ЕСКД.

11. ГОСТ 2.104-68 (СТ СЭВ 140-74; СТ СЭВ 365-76) ЕСКД. Основные надписи.

12. ГОСТ 2.108-68 (СТ СЭВ 2516-80) ЕСКД. Спецификация.

13. ГОСТ 2.311-68 (СТ СЭВ 285-76) ЕСКД. Изображение резьбы.

14. ГОСТ 2.312-72 ЕСКД. Условные обозначения и изображение швов сварных соединений.

15. СТ СЭВ 159-75 ЕСКД СЭВ. Складывание чертежей.

Размещено на Allbest.ru