3. Расчет механизмов электромеханического подъемника

Таблица1.2 – Исходные данные

Параметр	Значение
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Грузоподъёмность,кН	15	18	20	26	40	40	60	80	100	120	150	180
Количество стоек, шт	2	2	2	2	4	4	4	6	6	6	6	6
Скорость подъема, м/мин	2,2	2,2	2,0	2.0	1,8	1,8	1,6	1,6	1,4	1,4	1,2	1,2
l1 ,м	0,3	0,3	0,3	0,3	0,4	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6	0,7	0,7
Высота подъема,м	1,5	1,5	1,6	1,6	1,8	1,8	1,9	1,9	2,0	2,0	2,2	2,2

3.1 Расчет силовой винтовой передачи

Проектируемая винтовая передача в зависимости от числа стоек подъемника воспринимает часть общего веса. Поэтому вначале определяем вес Q, приходящийся на каждую стойку.

Средний диаметр резьбы винта и гайки d₂ определяем из расчета резьбы на износостойкость

, (3.1)

,

где Q - вес, приходящийся на каждую стойку, Н;

k₁ - отношение высоты гайки h к среднему диаметру резьбы, принимаем k₁ = h/d₂ = 1,6;

k₂ - коэффициент зависит от вида резьбы. Для трапецеидальной резьбы k₂ = 0,5;

[q] - допускаемое давление для резьбы, [q] = 10МПа.

С учётом запаса прочности, необходимого для грузового винта подьёмника, принимаем трапецеидальную однозаходную правую резьбу с диаметром и шагом в соответствие с ГОСТ 24737-81. Параметры трапецеидальной резьбы которая применяется для грузовых винтов указаны в приложении В.

Принимаем материал винтовой пары: для винта Сталь 45, для гайки – бронза Бр ОЦС-6-6-3.

Затем проверяем условия самоторможения винта

 , (3.2)

1  4

где L - угол подъема винтовой линии;

 - угол трения, для винтовой пары сталь - бронза  = 4⁰.

Угол подъема винтовой линии определяем выражением

, (3.3)

1 ۫

где р - шаг резьбы.

Условие самоторможения выполняется.

Коэффициент полезного действия винтовой пары определяется выражением

(3.4)

На винт совместно действуют напряжение растяжения и касательное напряжение от приложенного к винту крутящего момента (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Пример конструктивного исполнения верхней опоры грузового винта

Выполним проверку винта на прочность с учетом совместного действия деформации растяжения и кручения.

Условия прочности

_пр  [], (3.5)

где _пр - приведенное напряжение от действия деформации растяжения и кручения, МПа;

[] - допускаемое напряжение, МПа.

Приведенное напряжение _пр равно

, (3.6)

_пр=

где _р - напряжение растяжения, МПа;

 - касательное напряжение МПа.

Допускаемое напряжение [] для материала Сталь 45 равно 160МПа .

Напряжение растяжения _р равно

_р = (3.7)

_р=

Касательные натяжения  определим по формуле

 = =(3.8)

где М_кр - крутящий момент прилагаемый к винту, Н  м;

W_р - полярный момент сопротивления, м³

Величина крутящего момента М_кр определяется выражением

М_кр = =20000, (3.9)

где М_n - момент трения на опорах винта

М_n = =, (3.10)

где f₀ - коэффициент трения в подшипниках, f₀ = 0,01

Величина полярного момента сопротивления для круглого сечения, вычисляется по выражению

=, (3.11)

где d₁ - внутренний диаметр резьбы, мм

Подставив значения указанных величин в формулы (3.8), (3.9), (3.10), (3.11) определим значение касательного напряжения действующего на винт.

Затем определим приведенное напряжение в соответствии с формулой (3.6).

Если условие прочности по приведенному напряжению действующему на винт не соблюдается, принимают винт большего диаметра и повторяют расчет.

Затем определим необходимое число витков резьбы в гайке Z из расчета по допускаемому давлению

=(3.12)

где [g] - допускаемое давление в сопряжении винт-гайка, Н/м²;

d - наружный диаметр винта, м;

d₁ - внутренний диаметр винта, м.

Для пары сталь - бронза допускаемое удельное давление [g] = 7…13МПа. Примем [g] = 12 МПа.

Подставив в формулу (3.12) значения указанных величин, получим требуемое число витков с округлением до ближайшего целого значения.

Определим высоту гайки по формуле

h = Р  z =5·8=40(мм), (3.13)

где Р - шаг резьбы.

Наружный диаметр гайки D_н определим из расчета на растяжение

=, (3.14)

где [_р] - допустимое напряжение в гайке на растяжение,

d - наружный диаметр резьбы;

k - коэффициент запаса прочности, k = 1,5.