2. Проверочный расчет винта

Принятые размеры винта должны обеспечивать его прочность и устойчивость. Для деталей ручного привода, когда число циклов перемен напряжений за весь срок службы невелико и явления усталости вряд ли проявятся, можно ограничиться расчетом на статическую прочность.

Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом.

Для определения момента Т_р сил сопротивления в резьбе и моментов Т_п сил трения в пятах, произведем расчет

где a₁ для трапецеидальной резьбы равно 15°.

Исходя из этого получим:

Определим момент сил сопротивления в резьбе:

Далее необходимо определить момент сил трения в кольцевой пяте:

где f – коэффициент трения равный 0,21, D₁ – наружный диаметр пяты, D₂ – внутренний диаметр пяты.

Размеры пяты определяются по формулам:

Таким образом, момент сил трения в пяте равен

Определим прочность винта в опасном сечении

Для этого необходимо определить нормальное и касательное напряжения в опасном сечении винта, а именно по диаметру d0. Для пресса d0 равен

Найдем нормальное напряжение Ϭ в опасном сечении винта:

Найдём касательное напряжение τ:

где - момент трения в резьбе, Н мм; - полярный момент сопротивления, мм .

Выражения для момента сопротивления запишем в виде

_.

Подставляя численные значения в данную формулу, получим величину момента сопротивления:

_{Получим:}

Определим прочность винта в опасном сечении

Проверка винта на устойчивость производится по следующему критерию работоспособности

где S_y – расчетный коэффициент запаса устойчивости, F_кр – критическая сила, вызывающая потерю устойчивости.

Допускаемый коэффициент запаса устойчивости [S_y] назначим равным 3.

Величина критической силы определяется как произведение критического напряжения Ϭ_кр на площадь поперечного сечения винта А_в по внутреннему диаметру d₃.

Величина критического напряжения определяется в зависимости от гибкости винта.

где µ - коэффициент приведения длины, равный 0,6; l_p – расчетная длина винта; I – приведенный момент инерции сечения винта.

С учетом параметров резьбы приведенный момент инерции сечения винта равен

Для определения расчетной длины винта используем зависимость

где l – наибольшее осевое перемещение винта, 250мм; H_г – высота гайки, 62мм; d₂ – средний диаметр резьбы винта, 31мм.

Зная все необходимые параметры, можно определить гибкость винта

Определяем критическое напряжение по эмпирической формуле Тетмайера-Ясинского

где a – коэффициент гибкости, равный 350 МПа, b – коэффициент, равный 1,15 МПа.

Определяем величину критической силы

Далее определяем расчетный коэффициент запаса устойчивости

Из этого следует, что винт достаточно устойчив.

3. Расчет гайки

3.1 Расчет корпуса гайки

Высота гайки определяется по результатам расчета передачи на износостойкость. Диаметр гайки D_г определяется из условия прочности на растяжение в опасном сечении.

где А_г – площадь сечения гайки, имеющего форму кольца с наружним диаметром D_г и внутренним – d.

Допускаемые напряжения для бронзовой гайки определяются по уловному пределу текучести. Для гайки из Бр.О10Ф1 изготовленной литьем в землю, предел текучести Ϭ_т равен 140 МПа. Коэффициент запаса прочности [S] равен 2.

Определяем диаметр гайки D_г:

где Р – шаг резьбы.

Для удобства округляем полученное значение диаметра гайки до 50мм. Данное упрощение повысит надежность гайки.

Далее вычисляем площадь сечения гайки А_г:

Проверим выполнение условия прочности:

из этого следует, что условие выполнено.