1. Расчет основных размеров винта

1. Проектировочный расчет винта

Задачей раздела является определение параметров резьбы винта. Опыт эксплуатации передач винт-гайка показывает, что основной причиной выхода их из строя является изнашивание резьбы гайки. Посксльку интенсивность изнашивания звисит от давления р, то его величина не должна превышать допускаемого значения, т.е

р= Fn/An ≤ [р],

где Fn – нормальное усилие в резьбе, Н; МПа; An – площадь соприкосновения резьбы винта и гайки, мм²; [р] – допускаемое давление для данного сочетания трущихся материалов, МПа.

Согласно техническому заданию, винт изготовлен из нормализованной стали Ст3, а гайка из без оловянистой бронзы, поэтому выбираем [р] = 7 МПа.

Считая, что нагрузка распределена равномерно по виткам гайки и пренебрегая углом подъема резьбы, то можно считать, что

Fn/An= F/zA,

где F– осевая сила винта, Н; А-площадь проекции рабочей поверхности одного витка на плоскость

перпендикулярную оси винта, мм²; z-число витков резьбы гайки.

Схема для расчета винтана износостойкость

d – номинальный (внешний) диаметр резьбы; d₂ – средний диаметр резьбы; d₃ – внутренний диаметр резьбы; р – шаг резьбы; Н_Г – высота гайки; Н₁ – рабочая высота профиля; F – грузоподъемность винтового механизма.

Рис. 1

При этом допущении условие износостойкости резьбы можно записать в таком виде:

, (1)

где - средний диаметр резьбы, мм;-рабочая высота профиля, мм.

В этом условии 3 неизвестные величины, поэтому зададимся двумя дополнителными соотношениями

γ₁ = Н₁/р и γ₂ = Н_Г/d₂,

где р-шаг резьбы; Н_Г-высота гайки.

Значение коэффициентов γ₁ и γ₂, может быть выбрано по рекомендациям. Выбираем γ₁ = 0,5(резьба трапецеидальная); значение коэффициента γ₂, может быть выбрано по рекомендациям. Выберем γ₂ = 1,7.

Учитывая, что из условия (1) найдём

(2)

Подставляя численные значения в выражение (2), получим величину среднего диаметра резьбы. Величина F =30 кН приведена в техническом задании.

В соответствии с ГОСТ 9484-73 находим параметры резьбы винта, обеспечивающие износостойкость данной винтовой пары: , определение которых и являлось задачей данного раздела.

После этого определяем высоту гайки

Н_Г= γ₂d₂

Н_Г=1,7*42=71,4 мм

И проверяем условие

Учитывая, что получим=

2. Проверочный расчет передачи винт-гайка

Задачей данного раздела является проверка обеспечения прочности и устойчивости винта принятыми размерами. При ручном приводе, когда число циклов перемен напряжений за весь срок службы невелико и явление усталости вряд ли проявится, можно ограничиться расчетом винта на статическую прочность.

Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом, эпюры распределения которых для исследуемого домкрата показаны на рис.2. Здесь же показано положение опасного сечения винта. Условие прочности имеет вид:

(3)

Нормальное σ и касательное τ напряжения определяются с учетом диаметра винта в опасном сечении, которое для винта пресса ки принимается равным

где - внутренний диаметр резьбы винта.

Предел текучести для данной стали σ_Т = 230 МПа [1, c. 72]. Минимальный допускаемый запас прочности находится в пределах 2…3.

рис.2.