4. Конструирование чашек и захватов
Конструкция чашки – рис. 4. Материалы: сталь ст.3, 20, 20Л т.п.
dотв =d0 +(2…3)мм = 12 мм; (24)
dвн =dш +(2…3) = 20 мм; (25)
dш=(1,5…2) dотв = 18 мм; (26)
Толщина шайбы = 2-3мм.
Диаметр dн определяется из расчета на смятие
;
(27)
где [σсм]= (13…15)Мпа т.к. контактирующие поверхности подвижны относительно друг друга.
По
диаметру
принимается диаметр головки винта D.
При этом нужно чтобы выполнялось
соотношение
D=
≥(1,5…2)d,
(28)
где d – диаметр винта.
k=(2…3)мм (рис. 4).
Толщиной стенки удобнее задаться, а потом проверить её на прочность. По условиям изготовления и эксплуатации δ ≥ (6...8)мм для точеных чашек и δ ≥ (8…10)мм для литых.
Принятые размеры проверяются на сжатие.
,
(29)
где
=
(0,6…0,8)
материала
чашки (10,4 МПа).
Рис. 4 Чашка винта
5. Конструирование рукояток
5.1 Материалы для изготовления рукояток
Рукоятки изготавливаются из сталей: ст. 3; ст.4; 35; 45. Штурвалы отливаются из чугуна СЧ15. С ними используется ручка штурвала из стали ст. 3.
5.2 Определение длины рукоятки
С помощью рукоятки рабочий создает момент Траб для преодоления сопротивления в резьбе Тр и на опорной поверхности чашки или торца винта, или гайки – Топ:
Траб=Рраб·lрасч.≥Тр+Топ. (30)
Траб=200·150≥6564,5+9769,2;
где Рраб – усилие рабочего на рукоятке;
Рраб=120-150 Н при длительной непрерывной работе;
Рраб=200-250 Н при кратковременной (до 5мин) с большими перерывами в работе;
lрасч – расчетная длина рукоятки;
-
момент сопротивления в резьбе;
(31)
.
-
средний диаметр резьбы винта;
и
– угол подъема резьбы и приведенный
угол трения;
Топ – момент трения на опорной поверхности.
;
(32)
,
где Dн – наружный диаметр опорной поверхности чашки;
d – внутренний диаметр опорной поверхности – dотв;
f – коэффициент трения сухих поверхностей;
f= 0,15…0,18 – сталь по чугуну.
Полная длина рукоятки l:
l =150+43/2+120…150=290 мм,
где Dг – диаметр головки винта.
Длина 120…150мм добавляется для удобства захвата рукоятки рукой и для установки упорных шайб на концах рукоятки.
5.3 Определение диаметра рукоятки.
Рукоятка работает на изгиб как консольная балка с вылетом lи:
lи=lрасч.- Dг/2=150-43/2=128; (33)
Mи=Рраб.·lи=200
128=25600;
(34)
;
(35)
,
где [σи]=σт/n; (36)
Полученный
размер
округлить в большую сторону по ГОСТ
6636-83.
6. Стопорные винты
При вращении винта в резьбе на длине свинчивания его с гайкой возникает момент Тр, который стремится вращать гайку.
Препятствует этому момент сил трения на опорной поверхности буртика гайки Топ.б:
,
(37)
.
Гайка будет неподвижна, т.к. Топ> Тр
Здесь
.
(38) Для поверхности без смазки:
f=0,15…0,18 – сталь по чугуну;
f=0,18…0,3 – сталь по стали;
f=0,10…0,15 – сталь по бронзе.
7. Определение линейных размеров винта
После того, как определены размеры чашек, захватов, гайки и рукоятки можно определить линейные размеры основного винта конструкции:
l0 – длина оси чашки l0=δч+(1…2)=21 мм, (39)
где δч- толщина тела чашки;
Нгол- высота головки винта; Нгол=(1,8…2)dр=27мм, (40)
(вк+вп)= 4 мм- суммарный размер проточки и переходного участка;
lраб- длина рабочей части винта, получается как сумма высоты гайки и заданной высоты подъёма груза плюс запас (1-1,5)Р =150 мм.
Полученная таким образом длина винта округляется до целого числа по ГОСТ 6636-83.