Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
практ4.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
388.1 Кб
Скачать

3. Розрахунок передач гвинт — гайка

Кінематичний розрахунок. У передачах (див. рис. 1, а, б) обертання гвинта (гайки) з кутовою швидкістю забезпечує поступальний рух гайки (гвинта) зі швидкістю v.

v = ωPz/(2π) = 0,5ωd2 tgψ.

Для передачі за схемою на рис. 1, в швидкість переміщення гайки визначають за формулою

v= ω(P1Z1Р2z2)/(2π),

де P1, z1 і P2, z2 — кроки і числа заходів різьб на двох ділянках гвинта. Якщо добутки P1z1 і P2z2 близькі за значенням, то можна дістати надзвичайно малі швидкості переміщення гайки.

Таблиця 2. Механічні властивості деяких сталей

Сталь

σв, МПа

σт МПа

δ, %

НВ

HRC

Вуглецева звичайної якості:

Ст2

320—410

215

33

__

__

СтЗ

360—460

235

27

__

Ст4

400—510

255

25

__

__

Ст5

490—630

285

20

__

__

Вуглецева якісна:

30

490

294

21

175

35

529

314

20

203

40

568

321

19

183

45

598

363

16

193

50

627

373

14

203

55

647

382

13

212

Легована термооброблена:

50Г

648

392

13

230—250

45Г2

686

402

11

270—300

40X

980

786

10

210—230

40XH

980

588

11

240—270

40XC

1225

1080

12

40—45

35ХГСА

1616

1280

9

42—48

Хід роботи

На рис.5 зображена кінематична схема гвинтового підйомника, до складу якого входять приводний електродвигун із циліндричною шестірнею на його валу, пов'язане з шестірнею циліндричне колесо, у маточині якого розміщена гайка.

Вертикальний гвинт верхнім кінцем утворює поступальну пару в корпусі, а до нижнього кінця закріплюється вантаж.

Рис. 5. Кінематична схема підйомника

передачі гвинт — гайка.

При обертанні циліндричного колеса разом із гайкою гвинт здійснює поступальний рух, піднімаючи чи опускаючи вантаж.

Для підйомника треба підібрати електродвигун і розрахувати передачу гвинт — гайка за такими даними: маса вантажу (вантажність) m , кг, швидкість піднімання v, м/с

Таблиця 3. Вихідні дані для розрахунку

№ п/п

Маса вантажу m , кг

Швидкість піднімання v, м/с

№ п/п

Маса вантажу m , кг

Швидкість піднімання v, м/с

1

900

0,04

12

800

0,04

2

650

0,07

13

750

0,07

3

700

0,05

14

800

0,07

4

750

0,06

15

650

0,08

5

800

0,06

16

600

0,05

6

850

0,04

17

850

0,03

7

830

0,05

18

830

0,05

8

690

0,03

19

690

0,06

9

700

0,04

20

700

0,065

10

850

0,04

21

850

0,035

11

820

0,03

22

720

0,04

1. Визначення потрібних параметрів електродвигуна. Осьова сила, що навантажує гвинт

Fa = mg H

ККД приводного механізму підйомника

ηп= η1η2.

Тут орієнтовно вибрати: η1— ККД передачі гвинт — гайка; η2 — ККД циліндричної зубчастої передачі та опор циліндричного колеса і гвинта.

Потрібна потужність електродвигуна

P'дв =Fa v / ηп , Вт.

Щоб дістати самогальмівну передачу гвинт — гайка, слід орієнтуватись на малий крок різьби P = 3 мм (див. табл. 1) і число заходів z = 1. Тоді потрібна кутова швидкість гайки

ω= 2πv/(Pz) , рад/с.

Для привода підйомника можна застосувати електродвигун (вибрати марку) з номінальною потужністю Рдв , кВт і частотою обертання його вала пдв , хв-1 або кутовою швидкістю ωдв= πпдв/30 , рад/с.

Тоді передаточне число циліндричної зубчастої передачі

и=ωдв

2. Проектний розрахунок передачі гвинт — гайка. Для виготовлення передачі вибрати матеріали: гвинт ……… , для якої σв , МПа, а σт , МПа (див. табл. 2); гайка …………. Допустимий тиск у контакті витків [p] , МПа. Допустимий тиск [p] назначають, виходячи з умов роботи та матеріалів гвинта і гайки. Для пари загартована сталь — бронза беруть ] = (12...15)МПа, а при малих швидкостях ковзання у різних натискних пристроях [p] = (15...18) МПа. Для матеріалів незагартована сталь — бронза або чавун [p] = 8 МПа і [p] = 5 МПа відповідно.

У передачах гвинт — гайка, які забезпечують точні переміщення, [p] = (4...5) МПа.

У зв'язку з однобічним осьовим навантаженням гвинта вибираємо для передачі гвинт — гайка упорну різьбу.

При ɛ = H/d2 =1,2..2,0 і λ= H1/P =0,75 (для упорної різьби) середній діаметр різьби гвинта

d2 = , мм.

Із табл. 1 виберемо упорну різьбу з параметрами: крок різьби Р, мм; номінальний діаметр d,мм; внутрішній діаметр d1, мм; середній діаметр d2, мм.

Висота гайки

H = ɛd2 , мм.

Беремо H , мм стандартне.

Число витків у гайці

zв = H/P.

Кут підйому витків різьби за її середнім діаметром

tg ψ= Pz/(πd2);

ψ, °.

Зведений кут тертя у різьбі при коефіцієнті тертя f , для сталевих деталей без мастила f=0,12…0,15, для змащених деталей f =0,05…0,08 та при δ = 3° (для упорної різьби) за формулою

tg φ' = f/cos δ

φ' ,°.

Перевірити чи виконується умова самогальмування різьбової пари

φ' > ψ.

Визначаємо фактичний коефіцієнт корисної дії передачі гвинт — гайка при підніманні вантажу:

η1 = tg ψ/tg (ψ + φ') .

Порівняти фактичний ККД передачі гвинт — гайка з вибраними розмірами з попередньо взятим значенням.

  1. Розрахунок передачі на стійкість проти спрацювання витків. Розрахунковий тиск у контакті витків передачі з вибраними розмірами при робочій висоті витків

H1 = 0,75P = 0,75 • 3 = 2,25 мм

p = Fa/πd2H1zв) , МПа.

Перевірити чи стійкість витків проти спрацювання забезпечується, тобто p[p].

  1. Розрахунок гайки на міцність за напруженнями зрізу у витках.

τзр = Fa/(πdkH) , МПа.

Тут k коефіцієнт повноти різьби (k = 0,87 — для трикутної різьби; k = 0,65 — для трапецеїдальної; k = 0,5 — для прямокутної). Допустиме напруження на зріз для витків гайок [τ]зр = (25...30) МПа — для гайки із бронзи і [τ]зр = (45...50) МПа — для чавунних гайок.

τзр≤[ τзр]

  1. Розрахунок гвинта на міцність. Нижня частина гвинта знаходиться тільки під дією розтягу. Тому напруження розтягу у перерізі гвинта з внутрішнім діаметром різьби d1

σp = 4Fa/(πd12) , МПа.

Запас міцності гвинта за границею текучості

s = σтр,

Верхня частина гвинта (над гайкою) знаходиться тільки під дією кручення від моменту Ts сил тертя у різьбі (цей момент зрівноважується поступальною парою у корпусі):

Ts = 0,5Fad2 tg (ψ + φ') , H . мм;

τ = Ts/Wp = 16Ts/(πd13) , МПа.

Визначити чи має гвинт достатньо високий запас міцності за границею текучості при крученні:

τт = 0,6σт , МПа.