Расчет домкрата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Кафедра прикладной механики

РАСЧЕТ ДОМКРАТА

2011

Оглавление

1. Расчет винта на прочность

2. Расчет винта на устойчивость

3. Назначение параметров резьбы

4. Подбор шарикоподшипника

5. Определение вращающих моментов

6. Проверка винта на совместное действие сжатия и кручения

7. Расчет рукоятки

8. Проверка напряжений в головке винта

9. Расчет гайки

10. Проверка корпуса

1. Расчет винта на прочность

Расчет домкрата Тип 2 (рис.1)

Грузоподъемность Q = 40кН 40000 Н

Высота подъема Н = 350 мм

Материал винта - сталь 35, предел текучести _Т = 310 МПА. Рассчитываем винт на сжатие, а для грубого учета кручения вводим коэффициент 1,25.

Опасные сечение винта - под головкой по выточке, диаметр которой примем на 1 мм меньше внутреннего диаметра резьбы.

Напряжение

откуда внутренний диаметр резьбы

Принимаем коэффициент запаса прочности

S = 3^*

допускаемое напряжение сжатия

, МПа

Требуемый внутренний диаметр резьб 26мм



Рис.1. Схема домкрата.

2. Расчет винта на устойчивость

домкрат прочность резьба шарикоподшипник

Принимаем коэффициент запаса устойчивости

Критическая сила

Н

По формуле Эйлера

Если считать нижний конец винта защемленным в гайке, а верхний конец свободным, то коэффициент приведения

Принимаем расчетную длину винта (с головкой и коронкой)

мм

Подставим в формулу Эйлера выражение экваториального момента инерции сечения винта

И получаем требуемый внутренний диаметр

мм

3. Назначение параметров резьбы (рис.2)

Из двух найденных диаметров d_f выбираем больший и округляем его до стандартного. Принимаем резьбу упорную однозаходную Тr 40х6 (ГОСТ 10177-82)

Параметры резьбы:

Наружный диаметр винта мм

Наружный диаметр резьбы гайки мм

Внутренний диаметр винта мм

Внутренний диаметр гайки мм

Средний диаметр рабочей поверхности мм

Шаг мм

Определяем угол подъема резьбы:

;

При таком угле (меньше 6⁰) самоторможение обеспечено.

Диаметр выточки

мм. Принято мм

4. Подбор шарикоподшипника

В соответствии с заданной грузоподъемностью 40000 Н принят шарикоподшипник упорный одинарный 8205, мм, мм, мм, допускаемая статическая нагрузка 41000 Н.

5. Определение вращающих моментов (рис.3,4)

Вращающий момент, возникающий в резьбе,

Принимаем коэффициент и угол трения (при стальной гайке)

,

Тогда

Нмм

Момент сил трения в шарикоподшипнике

Нмм

Необходимый момент на рукоятке

Нмм

6. Проверка винта на совместное действие сжатия и кручения

Напряжения сжатия и кручения в винте

МПа

МПа

Эквивалентное (приведенное) нормальное напряжение

МПа

что больше [у]_сж, принятого равным 103 МПа

7. Расчет рукоятки (рис.3)

Момент на рукоятке

Нмм

Необходимое плечо рукоятки

Приняв силу рабочего

Н, получаем

мм,, что практически вполне осуществимо.

Рукоятка работает на изгиб как консоль, защемленная в голове винта. Изгибающий момент в плоскости защемления.

Принимаем диаметр D_в головки винта равным наружному диаметру D подшипника, получаем.

Нмм

Напряжения изгиба в рукоятке

,

откуда необходимый диаметр рукоятки

Полагая, что в качестве рукоятки может быть применен прут из сравнительно мягкой стали, примем придел текучести

МПа

что соответствует Ст.2. При коэффициенте запаса 1,2, которого здесь достаточно, допускаемое напряжение

МПа

и диаметр рукоятки

мм,

в соответствии с чем можно принять диаметр отверстия в головке винта

мм

8. Проверка напряжений в головке винта (рис.5)

Примем диаметр головки

мм

Площадь поперечного сечения головки

мм²

Напряжение сжатия в головке

МПа

что больше принятого []_сж,равного 124 МПа

9. Расчет гайки (рис.6)

Стенка гайки может быть по условиям прочности весьма тонкой.

Предварительно можно принять.

мм

Подбираем стальную трубу и увеличиваем диаметр до внутреннего диаметра трубы d_тр Диаметр бурта равен наружному диаметру трубы .

Принято, согласно с ГОСТ 3262-75

мм

мм

Высоту а бурта можно рассчитать по напряжению среза и по напряжению смятия между бортом и верхним торцом трубы.

МПа

что меньше [у]_сж, принятого равным 116 МПа

Приняв допускаемое напряжение среза []_ср для латуни равным 30 МПа, получаем

мм

Округлив значение а, принимаем

мм

Принимаем высоту гайки (рис.7)

мм Принято мм

Число витков резьбы в гайке

Нагрузка на один виток

Н

Давление на рабочей поверхности резьбы

МПа

Для стали по бронзе или латуни допускают 12…15 МПа, так что найденное давление вполне допустимо.

Напряжение среза в основании витка гайка

Для упорной резьбы

мм

и напряжение

МПа

что также допустимо.

Напряжение изгиба в основании витка гайки можно найти приближенно таким же образом, как в бурте. Изгибающий момент

Нмм

МПа

что также допустимо.

10. Проверка корпуса

Труба корпуса сжимается силой Q и скручивается моментом T_P.

Напряжение сжатия в трубе

 МПа

Напряжение кручения

МПа

Эквивалентное напряжение

МПа

Допускаемое напряжение следует назначить исходя из предела текучести материала трубы (_т = 240 МПа для Ст.3) и такого же коэффициента запаса, какой принят для винта.

Момент T_P действует на трубу сверху со стороны гайки и уравновешивается моментом, действующим на трубу внизу со стороны подошвы. Гайка передает трубе часть этого момента трением бурта о верхний торец трубы и часть - через пробочные электросварные соединения. Момент сил трения

Нмм

где можно принять коэффициент трения равным 0,12.

Сварные соединения должны предать разницу

 Нмм

Отнесенное к диаметру окружное усилие

Н

Напряжение среза в сварных соединениях

МПа

где i число пробок, d - диаметр пробки, который назначается в 2 … 2,5 раза больше толщины стенки трубы.

Со стороны подошвы момент T_P передается на трубу аналогичным образом - часть трением, а часть - через сварной шов.

Можно считать, что T_тр, T_св и F имеют средние значения.

Напряжение среза в шве

МПа

где - длина шва и k - катет шва, не менее 4 мм.

Напряжение обычно получается невысокими.

Размещено на Allbest.ru