2. Конструирование винта
Винты изготавливаются из сталей марок ст.4; ст.5; сталь 35. 40. 45. Эти материалы могут применяться нормализованными или улучшенными. При необходимости можно применять стали У10; 65Г; 40Х; 40ХН с объемной или поверхностной закалкой.
По структурной схеме (а в данных заданиях и по эскизу типовой конструкции) можно представить, какой формы должен быть винт и выполнить его эскиз.
Очевидно, что основной элемент конструкции винта 1 – стержень с резьбой. В верхней части этого стержня должна быть головка с поперечным отверстием, в которое свободно вставляется рукоятка 5.
На головку винта 1 опирается чашка 4. Во время работы домкрата винт вращается, а чашка нет. Чтобы чашка не соскочила с винта, из головки должна выступать ось для неё. Эскиз винта – рис. 2.
Рис. 2 Эскиз винта
Для того, чтобы чашка 4 не потерялась при хранении домкрата на торце Б винта также закрепляется шайба. Но при этом чашка 4 не должна быть жестко зафиксирована на винте 1. Поэтому высота оси чашки должна быть больше толщины её дна на 1,5-2мм; dо=10…16мм.
При нарезке резьбы на винте 1 нужно обеспечить выход инструменту (рис. 3). Иначе или инструмент будет поломан, или во время работы гайка заклинится и резьба её будет повреждена.
Диаметр канавки dк берется равным внутреннему диаметру резьбы.
Ширина канавки bк = (2..5)мм. А размер bп = (2…3)мм.
Диаметр переходного участка dп = d или на несколько миллиметров больше. Dг = (1,5…1,8)d – диаметр головки винта.
Рис. 3 Головка винта
2.1 Определение размеров винта в опасных сечениях
Основным параметром винта является диаметр его в опасном сечении. Опасным сечением является сечение, в котором диаметр винта должен быть наименьшим.
Как установлено при анализе структурной схемы, винты работают на сжатие (растяжение) и кручение. Из условия прочности по этим видам деформаций:
;
(2)
МПа
наименьший
диаметр винта:
,
мм (3)
18,4
(мм),
где К – коэффициент, учитывающий скручивание винта (К=1,3);
А – площадь винта в опасном сечении;
– допускаемое
напряжение при расчете на сжатие
(растяжение);
,
(МПа); (4)
- предел
текучести используемого материала (100
Н/мм2);
n = (3...5) – коэффициент запаса прочности.
Коэффициент запаса прочности назначается в зависимости от степени опасности последствий отказа винта. Очевидно, что в случае домкрата он выбирается больше. Полученное значение допускаемого напряжения нужно округлить до целого числа в меньшую сторону.
2.2 Проверка винта на устойчивость
Если винт сжат, то при гибкости λ≥55 его необходимо проверить на устойчивость.
(5)
где μ – коэффициент приведения длины, учитывающий закрепление винта в опорах;
μ=1 – если оба конца винта закреплены шарнирно или один из них направляется гайкой;
μ= 2 – один конец винта свободен, второй направляется гайкой;
μ=0,5 – оба конца закреплены жестко.
lmax – максимальная высота подъёма винта или наибольшее расстояние от гайки до торца винта;
–
радиус
инерции сечения винта.
Для
винтов можно принимать
=
4,5. (6)
Условие устойчивости при действии сжимающих нагрузок
;
(7)
,
где
– допускаемое напряжение при расчете
винта на сжатие (см. выше);
φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения (φ=0,91).
Величина φ принимается по таблице 1 в зависимости от гибкости винта λ.
Таблица 1
Значение коэффициента φ в зависимости от гибкости λ
-
Гибкость λ
Коэффициент φ
Гибкость λ
Коэффициент φ
Сталь Ст.3; Ст.4;
Сталь 40
Сталь
Ст.5;
Сталь 45;
Сталь 50
Сталь
Ст.3; Ст.4
Сталь 40
Сталь
Ст.5;
Сталь 45;
Сталь 50
0
1,00
1,00
80
0,70
0,65
10
0,93
0,97
90
0,62
0,55
20
0,95
0,95
100
0,51
0,43
30
0,91
0,91
110
0,43
0,35
40
0,89
0,87
120
0,37
0,30
50
0,86
0,83
130
0,33
0,26
60
0,82
0,79
140
0,29
0,23
70
0,76
0,72
150
0,26
0,21